JP2001260909A - 操舵トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ出力を高い信頼性および高い精度で取
り出すことができるようにする。 【解決手段】 ステアリング操作部２４を回動させる
と、ステアリング操作部２４がこれに負荷される操舵ト
ルクに比例して下部ブラケット３４に対して回動変位す
る。下部ブラケット３４のプレート３０に取り付けられ
た回転センサ６３は、ステアリング操作部２４の回動変
位量に応じた出力信号を発生する。回転センサ６３の出
力信号はスパイラルケーブル７１の可動端７１ａに接続
されており、その固定端７１ｂから取り出される。可動
端７１ａは下部ブラケット３４の回動に伴ってローラ７
２とともに回動するのでケーブルがシャフト３２に巻き
付くことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のパワーステ
アリング装置に用いることができる操舵トルク検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトなどの産業車両では、操
舵輪を補助付勢して運転者の車両操舵力を低減すること
ができるパワーステアリング装置が広範に利用されてい
る。パワーステアリング装置は、ステアリングホイール
に負荷される操舵トルクを検出する操舵トルク検出装置
と、操舵力を低減する操舵力倍力装置と、操舵トルク検
出装置で検出された操舵トルクに基づいて操舵力倍力装
置の出力を制御する制御装置とを具備している。パワー
ステアリング装置は、操舵力倍力部を油圧モータで構成
するか或いは電動モータで構成するかにより、油圧式パ
ワーステアリング装置と電気式パワーステアリング装置
とに分類される。いずれの方式を採用するにしても、パ
ワーステアリング装置を適切に制御するためには、適切
な操舵トルク検出装置が必要となる。

【０００３】しかしながら、現在用いられている操舵ト
ルク検出装置は、ステアリングホイールと操舵輪との間
にカップリングが設けられているため比較的大きな容積
を必要とする、ステアリングホイールとセンサとの間に
ある軸受けや継手などの抵抗のために最小操舵力が大き
い、変位量が小さいひずみゲージなどを用いているため
に操舵トルクを高い精度で検出できないなどの問題を有
している。このような問題を解決するものとして、特開
平７−２３２６４７号公報に記載されたような操舵トル
ク検出装置が提案されている。

【０００４】この公報の操舵トルク検出装置は、環状の
ステアリングホイールを、その回転軸線に対して垂直な
方向で第１のホイールと第２のホイールとに分割し、ス
テアリングホイールを操作するとき、ステアリングホイ
ールに負荷される操舵トルクに比例して第１のホイール
が第２のホイールに対して周方向にスライドするように
構成し、このスライド動作の方向と変位量とを回転式の
ポテンショメータなどのセンサで検出するようにしたも
のである。この操舵トルク検出装置によると、ステアリ
ングホイールにコンパクトな構成の操舵トルク検出装置
が配置されるので、操舵系統の配置自由度を高くするこ
とができる。そして、第１のホイールを操作するときに
必要な操舵力は、第１のホイールとセンサとの間に軸受
けや継手などの抵抗がないために第２のホイールに対し
て第１のホイールをスライドさせる力だけであり、最小
操舵力を小さくすることが可能となる。しかも、第１の
ホイールと第２のホイールとのスライド量が大きいため
に、高精度に操舵トルクを検出することができるなどの
利益が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の操舵トルク検出装置は、回動部材である第２
のホイールに取り付けられたセンサからの出力信号をケ
ーブルが回動軸に巻き付いたり捻れたりすることなく外
部に取り出すためにスリップリングを用いているので、
長期間にわたって使用しているとスリップリングの接点
における電気接触が確実に行われなくなることがあり、
信頼性の点で満足のいくものではない。また、上記公報
には、スリップリングを用いる代わりに回転変位を直線
変位に変換し、直線変位センサからの出力信号を外部に
取り出すようにした実施例も記載されているが、この実
施例の操舵トルク検出装置は構造的に非常に複雑である
ためにより多くの部品点数や製造工程数を必要とすると
いう点で問題がある。

【０００６】また、上記公報に記載の操舵トルク検出装
置によると、ステアリングホイールとセンサとの間に多
くの部材が組み合わされて用いられているため、これに
応じて機械的がたや引っかかりが不可避的に大きくな
り、操舵トルクの検出精度が低下してしまう。

【０００７】そこで、本発明の主な目的は、コンパクト
であって必要な最小操舵力が小さく比較的精度が高いと
いう上記公報の発明による利益を保持しつつ、比較的構
造が簡単であるとともに、長期間にわたって使用しても
センサ出力を確実に取り出すことができる信頼性の高い
操舵トルク検出装置を提供することである。

【０００８】また、本発明の別の目的は、機械的がたや
引っかかりがほとんどなく、上記公報のものよりも高い
精度で操舵トルクを検出可能な操舵トルク検出装置を提
供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の操舵トルク検出装置は、回動軸を中心と
して回動可能なステアリング操作部と、前記ステアリン
グ操作部と同軸に配置されており、前記ステアリング操
作部が操作されたときにこれに負荷される操舵トルクに
比例して前記ステアリング操作部に対して周方向に変位
するスライド部材と、前記スライド部材に取り付けられ
ており、前記ステアリング操作部の前記スライド部材に
対する相対的な変位量を測定可能なセンサと、前記ステ
アリング操作部と同軸に配置されており、固定端と前記
センサに接続された可動端とを有するスパイラルケーブ
ルを含むスパイラルケーブルユニットとを備えている。

【００１０】請求項１の操舵トルク検出装置では、ステ
アリング操作部材を操作すると、これに負荷される操舵
トルクに比例してスライド部材とステアリング操作部と
が周方向に変位する。そして、この変位量をスライド部
材に取り付けられたセンサが測定し、センサの出力信号
がスパイラルケーブルの可動端に与えられ、スパイラル
ケーブルの固定端から取り出される。ステアリング操作
部材を回動させると、例えばパワーステアリング装置に
より操舵輪が補助付勢された場合などには、ステアリン
グ操作部材に追従してスライド部材も回動することにな
るため、スライド部材に取り付けられたセンサは回動軸
の回りを回動する。このとき、センサに接続されたスパ
イラルケーブルの可動端は、回動軸に巻き付くことなく
その回りをセンサとともに回動する。そして、ステアリ
ング操作部と同軸に配置されたスパイラルケーブルの可
動端と固定端の中間にある巻回部分は、可動端の回動に
応じて巻き拡げられるか或いは巻き締められる。

【００１１】このように、請求項１によると、ステアリ
ング操作部と同軸にスパイラルケーブルユニットを配置
してその可動端とセンサとを接続するようにしたため
に、センサが回動軸の回りを回動しても、ケーブルが回
動軸に巻き付いたり或いは捻れて切れたりすることな
く、センサの出力信号をスパイラルケーブルの固定端か
ら例えばパワーステアリング装置の制御部へと取り出す
ことが可能である。しかも、スリップリングを用いたと
きのような回転接触する接点を有していないので、長期
間にわたって使用してもセンサ出力を確実に取り出すこ
とができる。つまり、請求項１の操舵トルク検出装置
は、少ない部品点数で構成される比較的簡単な構造を有
しているとともに、高い信頼性を得ることができるもの
である。さらに加えて、請求項１の操舵トルク検出装置
は、ステアリング操作部近傍にコンパクトに配置するこ
とができ、ステアリング操作部とセンサとの間に軸受け
や継手などの抵抗がないためにステアリング操作部を変
位させるための最小操舵力が小さく、ステアリング操作
部の変位量が大きいために比較的操舵トルクの検出精度
が高いという上記公報の発明による利益をそのまま保持
している。

【００１２】また、請求項２の操舵トルク検出装置は、
前記ステアリング操作部および前記センサが、前記セン
サに設けられた弾性部材によって前記ステアリング操作
部が常に一方向に付勢された状態で互いに当接している
ことを特徴とするものである。

【００１３】請求項２によると、センサに設けられた弾
性部材によってステアリング操作部が常に一方向に付勢
された状態でステアリング操作部およびセンサが互いに
当接しているので、ステアリング操作部の変位量や変位
方向にかかわらず両者が常に遊びなく接触接続されるこ
とになる。そのため、ステアリング操作部材を操作した
ときに機械的がたや引っかかりが全く発生せず、操舵ト
ルクを高い精度で検出することができる。

【００１４】また、請求項３の操舵トルク検出装置は、
前記ステアリング操作部が前記スライド部材に対して変
位しているときに、前記ステアリング操作部の変位量を
小さくする方向に前記ステアリング操作部を付勢する弾
性部材をさらに備えていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】請求項３によると、ステアリング操作部を
操作する運転者に操舵トルクの大きさに応じた適度な操
舵感覚を与えることができるとともに、ステアリング操
作部への操舵トルクが解除されたときにこれを自動的に
中立位置（ステアリング操作部とスライド部材とが相対
的に変位していないとする位置）に復帰させることがで
きる。

【００１６】また、請求項４の操舵トルク検出装置は、
前記センサが変位角度を測定可能であって、前記センサ
が、前記センサの入力軸および前記回動軸とは異なる位
置にある係合位置において前記ステアリング操作部と係
合しており、前記入力軸と前記係合位置との距離が、前
記回動軸と前記係合位置との距離よりも短くされている
ことを特徴とするものである。

【００１７】請求項４によると、入力軸と係合位置との
距離が回動軸と係合位置との距離よりも短くされている
ので、ステアリング操作部材の回動角よりも大きな角度
がセンサに入力され、センサへの入力角がいわば増幅さ
れたものになる。そのため、より高い精度で操舵トルク
を検出することができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施の形
態について、図面を参照しつつ説明する。

【００１９】本実施の形態の操舵トルク検出装置をリー
チフォークリフトに適用した場合について説明する。リ
ーチフォークリフトは、周知の通り、マストまたはフォ
ークが前後に移動できるフォークリフトであり、それぞ
れ１以上の前輪と後輪とを有している。前輪は遊動輪で
あり、後輪のうちの１つはブレーキを備えた操舵兼駆動
輪である。リーチフォークリフトは、車体前方に突出す
る２本のレグに、上記前輪を設けて車体を安定させると
共に、前記フォークにより荷をレグの上に移動させて荷
役作業を行う。リーチフォークリフトは、屋内で使用さ
れることが多いために、一般的にバッテリーによる電動
方式が採用される。

【００２０】図１を参照して、リーチフォークリフトの
操舵機構について説明する。リーチフォークリフト１の
操舵輪兼駆動輪である後輪２は駆動ユニット４を介して
駆動モータ６により駆動される。駆動ユニット４には旋
回ギア８が固着されている。旋回ギア８は操舵ギア１０
と係合している。操舵ギア１０は、複数の操舵軸１２ａ
〜１２ｃおよびこれらを連結する自在継手１４ａ、１４
ｂを介してステアリングホイール集成体１６と連結され
ている。ステアリングホイール集成体１６は、後述のよ
うにステアリングブラケット１７に取り付けられてい
る。

【００２１】上記複数の操舵軸１２ａ〜１２ｃは、自在
継手１４ａ、１４ｂとともに一連の操舵軸集成体を構成
している。この操舵軸集成体には、電動式の操舵力倍力
装置１８が連結されている。操舵力倍力装置１８は、ア
シストモータ２０と、減速装置２２とを具備している。
アシストモータ２０は、減速装置２２を介して操舵軸１
２ｂに連結されいる。図１では、操舵力倍力装置１８は
操舵軸１２ｂと連結するように示されている。然しなが
ら、操舵力倍力装置１８の配置は、図１に示した配置に
限定されないことは言うまでもない。

【００２２】ステアリングホイール集成体１６は、ノブ
２６が取り付けられたほぼ円盤状のステアリングホイー
ル５１を備えたステアリング操作部（上部ブラケット）
２４を有している。リーチフォークリフト１の運転者
が、ノブ２６を握ってステアリングホイール５１を回転
させると、この回転は上記操舵軸集成体と操舵ギア１０
と旋回ギア８とを介して操舵輪である後輪２に伝達され
る。

【００２３】また、ステアリングホイール集成体１６に
は、後述するように運転者がステアリングホイール５１
を回転させる際の操舵トルクを検出するためのセンサ２
８が設けられている。センサ２８の検出信号（ステアリ
ング操作部２４とプレート３０（図２参照）との変位角
度を表す信号）は、図示しない制御部に与えられる。制
御部は、センサ２８からの信号に基づいて操舵トルクを
求め、求められた操舵トルクの大きさに応じたアシスト
力をアシストモータ２０が発生するようにこれを制御す
る。そのため、運転者は比較的小さな操舵力でノブ２６
を操作するだけで、後輪２を任意の方向に向けることが
できる。

【００２４】次に、図２〜図３を参照して、ステアリン
グホイール集成体１６の構造について説明する。図２〜
図３に示すように、ステアリングホイール集成体１６
は、上述したステアリング操作部２４およびセンサ２８
のほかに、矩形のプレート３０およびその中央を貫通す
るようにしてこれに固着されたほぼ円柱状のシャフト３
２からなる下部ブラケット（スライド部材）３４と、セ
ンサ２８の出力信号を外部に取り出すためのスパイラル
ケーブルユニット３６と、シャフト３２の下部外周面と
当接する玉軸受け部３８と、ステアリングホイール５１
とプレート３０との間に配置されたコイルばね４０とを
具備している。これらの部材は、ノブ２６およびセンサ
２８を除いてシャフト３２中心にある回動軸に対して同
軸に配置されている。そして、ステアリング操作部２４
が回動操作されたときは、ステアリング操作部２４と下
部ブラケット３４は相対的に回動（すなわち、周方向に
変位）する。

【００２５】ステアリング操作部２４は、円盤状のステ
アリングホイール５１のほかに、これに設けられた膨出
部分５１ａの上面に突設されたノブ取付用ピン５２を有
している。また、ステアリング操作部２４は、ステアリ
ングホイール２４の下面に突設された、円筒状突起部５
３と、係合ピン５４と、第１のばね当接ピン５５と、一
対のストッパ５６ａ、５６ｂとをさらに有している。

【００２６】円筒状突起部５３の内側空洞には、シャフ
ト３２の上端部が挿入されている。また、円筒状突起部
５３の外周面にはコイルばね４０が嵌合されている。係
合ピン５４は、ステアリングホイール５１の回動軸とノ
ブ取付用ピン５２との間にあって、後述するセンサピン
６１の凹部６１ｃと係合している。これにより、ステア
リングホイール５１とプレート３０との相対的な変位角
がセンサ２８によって検知される。第１のばね当接ピン
５５は、ステアリングホイール５１の回動軸とノブ取付
用ピン５２とを結ぶ直線上であって係合ピン５４とは回
動軸を挟んで反対側に設けられており、プレート３０の
上面から突設された第２のばね当接ピン６４とともに、
コイルばね４０の両端の直線部４０ａ、４０ｂによって
挟み込まれている。そのため、ステアリングホイール５
１が下部ブラケット３４に対して左右いずれの方向に回
転変位させられたとしても、コイルばね４０の弾性復帰
力によってステアリングホイール５１には常に元の中立
位置に戻ろうとする力が働く。本実施の形態では、ステ
アリングホイール５１に中立復帰力を加える弾性部材と
してコイルばね４０を用いているので、少ない部品数で
しかも省スペースを図りつつステアリングホイール５１
を自動的に中立位置（本実施の形態では、ステアリング
操作部２４の回動軸とノブ取付用ピン５２とを結ぶ方向
がプレート３０の長手方向と一致する位置）に復帰させ
ることができる。

【００２７】一対のストッパ５６ａ、５６ｂは、ステア
リングホイール５１の回動軸とノブ取付用ピン５２とを
結ぶ線分に対して線対称にその両側に取り付けられてい
る。ストッパ５６ａ、５６ｂは、ステアリング操作部２
４と下部ブラケット３４との相対的な変位角度が左右そ
れぞれの限界角度に達したときに、後述するセンサピン
ガイド６２の側面と当接して両者の変位角度の範囲を規
制するものである。このようなストッパ５６ａ、５６ｂ
を設けることで、後述する回転センサ６３にその限界を
超えた大きな角度が入力されてこれが破損されるのを防
止することができる。

【００２８】センサ２８は、センサピン６１と、センサ
ピンガイド６２と、回転センサ６３とから構成されてい
る。回転センサ６３は、プレート３０の下面に固定され
ている。回転センサ６３としては、ロータリポテンショ
メータやロータリエンコーダなどの公知のものをいずれ
も用いることができる。また、センサピンガイド６２
は、プレート３０の上面であって回転センサ６３と対応
した位置に固定されている。また、センサピン６１は、
上下方向に延在する丸棒状のピン部６１ａと、水平方向
に延在するアーム部６１ｂとから構成されており、アー
ム部６１ｂの先端には凹部６１ｃが設けられている。ピ
ン部６１ａは、センサピンガイド６２およびプレート３
０に設けられた孔を経て回転センサ６３に挿入されてい
る。また、上述のように、センサピン６１は、凹部６１
ｃにおいて係合ピン５４と係合している。そのため、ス
テアリング操作部２４が下部ブラケット３４に対して相
対的に回動すると、係合ピン５４によってセンサピン６
１がピン部６１ａを軸として回動させられ、その回動角
度が回転センサ６３に入力される。

【００２９】なお、後述するように、本実施の形態で
は、係合ピン５４およびセンサピン６１の係合位置とセ
ンサピン６１のピン部６１ａとの間の距離が、係合ピン
５４およびセンサピン６１の係合位置とステアリングホ
イールの回動軸との間の距離よりも短くなるように、係
合ピン５４の位置が調節されている。

【００３０】また、回転センサ６３には、センサピン６
１を常に同じ方向に回転付勢する図示しない弾性部材
（例えばコイルばね）を備えた機構が内蔵されている。
そのために、係合ピン５４は常に弾性部材によって一方
向（本実施の形態では、上から見たときに係合ピン５４
を時計回りに回動させる方向）に付勢された状態で凹部
６１ｃと当接しており、係合ピン５４の外径が凹部６１
ｃの幅よりも小さく形成されている場合であっても、係
合ピン５４は常に凹部６１ｃ内側の同じ側面とだけ当接
することになり、係合ピン５４は一方向に付勢された状
態でセンサピン６１で支持される。従って、係合ピン５
４またはセンサピン６１の寸法に製造上の誤差があった
としても、係合ピン５４とセンサピン６１との間で機械
的がたが生じることがない。

【００３１】プレート３０に固着されたほぼ円柱状のシ
ャフト３２の上端は、ステアリングホイール５１の円筒
状突起部５３に挿入されており、ステアリングホイール
５１とシャフト３２とは互いに自由に回動可能に緩やか
に結合されている。また、シャフト３２は、プレート３
０の下方に設けられた円盤状ガイド部材３２ａを有して
いる。円盤状ガイド部材３２ａには、スパイラルケーブ
ルユニット３６のロータ７２に設けられた一対の凸部７
２ｂ（図４参照）と係合する一対の凹部３２ｂが設けら
れている。これにより、スパイラルケーブルユニット３
６のロータ７２がシャフト３２と連動して回動するよう
になっている。また、シャフト３２の下端部近傍には、
自在継手１４ｂとの接続が可能なように、２つのギア面
３２ｃが形成されている。

【００３２】図２〜図４に示すように、スパイラルケー
ブルユニット３６は、帯状のケーブルが巻回されてなる
スパイラルケーブル７１と、これを収納するスパイラル
ケーブルケース７０とを有している。スパイラルケーブ
ルケース７０は、スパイラルケーブル７１の一方の端部
（可動端）７１ａが外縁部から取り出されており、上述
のようにシャフト３２と連動して回動軸を中心に回動可
能であるロータ７２と、スパイラルケーブル７１の他方
の端部（固定端）７１ｂが下方から取り出されており、
ステアリングブラケット１７に固定されたステータ７３
とを具備している。スパイラルケーブル７１の可動端７
１ａは、回転センサ６３の出力端子と接続されている。
また、スパイラルケーブル７１の固定端７１ｂは、図示
しない制御部の入力端子と接続されている。

【００３３】ほぼ円環状のロータ７２は、その中央部に
下方に突出した円筒部７２ａを有している。円筒部７２
ａは、内側の空洞に向けて突出した一対の凸部７２ｂを
有している。上述したように、凸部７２ｂはシャフト３
２に設けられた凹部３２ｂと互いに係合する。また、内
筒部７３ａと外筒部７３ｂとを有する２重円筒状に形成
されたステータ７３は、４個所の固定部７３ｃにおいて
ステアリングブラケット１７にビス止め固定される。ス
パイラルケーブル７１は内筒部７３ａと外筒部７３ｂと
の間に巻回された状態でスパイラルケーブルケース７０
内に収納されている。

【００３４】従って、ロータ７２の回動方向に応じてス
パイラルケーブルケース７０内のスパイラルケーブル７
１は、巻き拡げられるか或いは巻き締められることにな
る。例えば、スパイラルケーブル７１が上方から見て反
時計回りに巻回されている場合には、図５（ａ）に示す
ようにロータ７２が反時計回りに回転するほどスパイラ
ルケーブル７１は巻き締められる。一方で、図５（ｂ）
に示すようにロータ７２が時計回りに回転するほどスパ
イラルケーブル７１は巻き拡げられる。そのため、ステ
アリング操作部２４の中立状態では、スパイラルケーブ
ル７１は巻き拡げと巻き締めとの中間状態（すなわち、
緩く巻回された状態）とされている。よって、シャフト
３２の回りを可動端７１ａが回動したとしても、ロータ
７２とステータ７３との相対的回動はスパイラルケーブ
ル７１の巻回状態の変化によって吸収され、スパイラル
ケーブル７１がシャフト３２に巻き付いたり捻れたりす
ることがない。

【００３５】次に、上述のように構成された本実施の形
態の操舵トルク検出装置の動作について、さらに図６〜
図８を参照して説明する。図６は、ステアリングホイー
ル５１が中立状態にあるときにおける、ステアリング操
作部２４を仮想線で表したステアリングホイール集成体
１６の平面図である。中立状態では、図８（ａ）に示す
ように、ステアリング操作部２４は、回転センサ６３に
内蔵された弾性部材からの弾性力（図８各図において白
抜き矢印で表す）によって時計回りに付勢されるととも
に、これに抗したコイルばね４０からの同じ大きさの反
力（図８各図において細線の矢印で表す）によって反時
計回りに付勢されている。そして、両者からのトルクが
釣り合うことで、ステアリング操作部２４は中立位置で
静止している。このとき、ステアリングホイール５１の
回動軸Ａ、センサピン６１と係合ピン５４との係合位置
Ｂ、および、センサピン６１のピン部６１ａの回動軸
（回転センサ６３の入力軸）Ｃは、実質的に一直線上に
ある。

【００３６】ここで、リーチフォークリフト１の運転者
が、ステアリング操作部２４のノブ２６を把持して、ス
テアリングホイール５１を図６に示す中立状態から所望
の操舵方向、例えば時計回りの方向に回動させたとす
る。すると、図８（ｂ）に示すように、センサピン６１
は回動軸Ｃを中心として反時計回りに回動する。このと
き、運転者がステアリング操作部２４を時計回りに回動
させるために必要な操舵トルクは、回転センサ６３に内
蔵された弾性部材からの時計回りの弾性力によるトルク
がコイルばね４０からの反時計回りの弾性力によるトル
クに比べて無視できるほど小さいように調節されている
とすると、コイルばね４０からの反時計回りの弾性力に
よるトルクにほぼ等しくなる。

【００３７】このとき、上述したように、下部ブラケッ
ト側のセンサピン６１とステアリング操作部２４側の係
合ピン５４とが時計回り方向に付勢された状態で当接し
ているので、係合ピン５４が凹部６１ｃ内に隙間なく係
合しているか或いは係合ピン５４の外径が凹部６１ｃの
幅よりも小さく形成されていて両者の間に間隙が形成さ
れているかどうかに拘わらず、ステアリング操作部２４
を回動させても機械的がたが生じることがない。

【００３８】ステアリングホイール５１を時計回りの方
向に回動させると、センサピン６１と係合ピン５４との
係合位置Ｂは凹部６１ｃ内を外側に向けて移動しつつ図
８（ｂ）中右側に移動する。このとき、上述したように
距離ＢＣが距離ＡＢよりも短いために、センサピン６１
の回動角θ1bはステアリング操作部２４の回動角θ1aよ
りも大きくなる。そのため、ステアリング操作部２４の
実際の変位角θ1aよりも大きな角度θ1bが回転センサ６
３に入力されることになり、回転センサ６３における角
度検出を高精度で行うことが可能となっている。

【００３９】ここで、運転者が負荷する操舵トルクは、
操舵力とステアリングホイール５１の半径との積で表さ
れる。従って、操舵トルクは、コイルばね４０からの弾
性力とステアリングホイール５１との半径で表される。
一方、コイルばね４０からの弾性力は、コイルばね４０
の変位量、つまり、ステアリング操作部２４と下部ブラ
ケット３４との相対的変位角度に比例する。従って、回
転センサ６３に入力される両者の変位角度は、運転者が
負荷する操舵トルクに比例することになる。

【００４０】そして、回転センサ６３は、ステアリング
操作部２４と下部ブラケット３４との相対的な変位角に
比例した出力信号をスパイラルケーブルユニット３６を
介して図示しない制御部に供給する。制御部は回転セン
サ６３から供給された出力信号に応じて操舵力倍力装置
１８のアシストモータ２０を駆動する駆動電流を出力す
る。アシストモータ２０の駆動力は、減速装置２２を介
して操舵軸１２ｂに伝達される。さらに、この駆動力は
操舵ギア１０を介して旋回ギア８を回転させることによ
り、駆動ユニット４および後輪２を回転させる。

【００４１】アシストモータ２０により後輪２が所望の
操舵方向に操舵されると、下部ブラケット３４がステア
リング操作部２４に追従して回動軸の回りを回動する。
このとき、本実施の形態では、回転センサ６３の出力信
号がスパイラルケーブルユニット３６を介して制御部へ
と与えられるようになっており、下部ブラケット３４が
回動すると、スパイラルケーブル７１の可動端７１ａは
回転センサ６３の回動に合わせてシャフト３２の回りを
ロータ７２とともに回動する。従って、シャフト３２に
ケーブルが巻き付いたりケーブルが捻れて切れたりする
ことがなく、回転センサ６３の出力信号を制御部に供給
することが可能となっている。さらに、スリップリング
を用いたときのような回転接触する接点を有していない
ので、長期間にわたって使用してもセンサ出力を確実に
取り出すことができる。しかも、本実施の形態では、円
盤状ガイド部材３２ａを用いてロータ７２とシャフト３
２とを係合させて両者が連動して回動するようにしてい
るので、可動端７１ａは回転センサ６３と同期してシャ
フト３２の回りを回動することになり、円盤状ガイド部
材３２ａを用いない場合のようにロータ７２が回転セン
サ６３によって引っ張られて可動端７１ａ部分に無理な
引っ張り力が加えられることがなく、可動端７１ａにお
いて接触不良などの故障が生じる可能性が低い。

【００４２】下部ブラケット３４がステアリング操作部
２４に追従して回動軸の回りを回動すると、ステアリン
グ操作部２４と下部ブラケット３４との相対的変位角度
が小さくなり、やがてステアリング操作部２４は下部ブ
ラケット３４に対して中立位置に戻ることになる。そし
て、新たにステアリング操作部２４に操舵力が負荷され
ると、ステアリング操作部２４と下部ブラケット３４と
の間に角度変位が発生するため、上述したのと同様にア
シストモータ２０が駆動制御され、後輪２に操舵力が付
与される。

【００４３】なお、ステアリング操作部２４を大きな操
舵トルクで時計回りに回動させた場合、図７に示すよう
に、ステアリング操作部２４に設けられたストッパ５６
ａがセンサピンガイド６２の外周面に当接し、ステアリ
ング操作部２４と下部ブラケット３４との相対変位角度
をそれ以上大きくすることができなくなる。これによっ
て、過大な変位角度が回転センサ６３に入力されて回転
センサ６３が破損しないようにされている。

【００４４】反対に、リーチフォークリフト１の運転者
が、ステアリングホイール５１を図６に示す中立状態か
ら反時計回りの方向に回動させたとする。すると、図８
（ｃ）に示すように、センサピン６１は回動軸Ｃを中心
として時計回りに回動する。このとき、運転者がステア
リング操作部２４を反時計回りに回動させるために必要
な操舵トルクは、回転センサ６３に内蔵された弾性部材
からの時計回り弾性力によるトルクが無視できるほど小
さく調節されている場合には、コイルばね４０からの時
計回りの弾性力によるトルクとほぼ等しくなる。

【００４５】ステアリングホイール５１を反時計回りの
方向に回動させると、センサピン６１と係合ピン５４と
の係合位置Ｂは凹部６１ｃ内を外側に向けて移動しつつ
図８（ｃ）中左側に移動する。このときも、上述したの
と同じ理由によりセンサピン６１の回動角θ2bがステア
リング操作部２４の回動角θ2aよりも大きくなり、回転
センサ６３における角度検出を高精度で行うことが可能
となっている。なお、この場合も、運転者が負荷する操
舵トルクと回転センサ６３に入力される両者の変位角度
が実質的に比例している。従って、ステアリングホイー
ル５１を時計回りの方向に回動させた場合と同様の制御
が行われる。

【００４６】そして、このときも、下部ブラケット側の
センサピン６１とステアリング操作部２４側の係合ピン
５４とが時計回り方向に付勢された状態で当接している
ので、係合ピン５４と凹部６１ｃとの寸法的な誤差の有
無に拘わらず、ステアリング操作部２４を回動させても
機械的がたが生じることがない。また、回転センサ６３
の出力信号がスパイラルケーブルユニット３６を介して
制御部へと与えられるために、シャフト３２にケーブル
が巻き付いたりケーブルが捻れて切れたりすることがな
く、高い信頼性で回転センサ６３の出力信号を制御部に
供給することが可能となっている。また、ステアリング
操作部２４を大きな操舵トルクで時計回りに回動させた
場合、ステアリング操作部２４に設けられたストッパ５
６ｂがセンサピンガイド６２の外周面に当接するように
なっている。

【００４７】このように、本実施の形態の操舵トルク検
出装置によると、ステアリング操作部（上部ブラケッ
ト）２４と同軸にスパイラルケーブルユニット３６を配
置してその可動端７１ａと回転センサ６３とを接続する
ようにしたために、ステアリング操作部２４の操作に伴
って回転センサ６３が回動軸の回りを回動しても、ケー
ブルが回動軸に巻き付いたり或いは捻れて切れたりする
ことなく、回転センサ６３の出力信号をスパイラルケー
ブル７１の固定端７１ｂからパワーステアリング装置の
制御部へと取り出すことが可能である。従って、本実施
の形態の操舵トルク検出装置は、回転センサ６３に接続
されたケーブルに関連して故障や不具合が発生すること
がほとんどない高い信頼性を有するものである。また、
本実施の形態の操舵トルク検出装置は、上述した説明か
ら明らかなように従来のものと比べて少ない部品点数で
構成される比較的簡単な構造を有しており、製造コスト
削減を実現することができるものでもある。また、本実
施の形態の操舵トルク検出装置は、ステアリング操作部
２４近傍にコンパクトに配置することができ、ステアリ
ング操作部２４と回転センサ６３との間に軸受けや継手
などの抵抗がないためにステアリング操作部２４を変位
させるための最小操舵力が小さく、ステアリング操作部
２４の変位量が大きいために比較的操舵トルクの検出精
度が高いという利益をも有している。

【００４８】なお、上述の実施の形態では、回転センサ
６３が弾性部材を内蔵しておりこれによってステアリン
グ操作部２４が常に一方向に付勢されているとしたが、
これは本発明にとって必ずしも必要な構成要件ではな
く、弾性部材によってステアリング操作部２４を付勢す
ることがない回転センサを用いることも可能である。ま
た、センサピン６１のアーム部６１ｂの長さは、上述し
た距離ＢＣが距離ＡＢよりも短いという条件を必ずしも
満たす必要はなく、これを満たさない範囲でセンサピン
６１の形状を任意に変更することも可能である。

【００４９】以上、本発明の好適な一実施の形態につい
て説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様
々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施
の形態ではコイルばね４０を用いてステアリング操作部
２４に中立復帰する力を発生させていたが、コイルばね
以外の弾性部材を用いてステアリング操作部２４が中立
復帰するように構成してもよい。

【００５０】また、上述の実施の形態ではセンサとして
回転式ポテンショメータなどの回転センサを用いたが、
直動式ポテンショメータなどの並進変位距離を検出可能
なセンサを用いてもよい。直動式ポテンショメータを用
いる場合には、そのストローク式の検出軸が相対回動に
よる変位方向とほぼ一致するようにプレート３０上にポ
テンショメータを配向し、ステアリングホイールの下面
に直動式ポテンショメータの検査軸と当接する突起部を
設ければよい。このときも、直動式ポテンショメータの
検査軸に弾性部材が内蔵されており、その弾性力によっ
て検査軸が突起部を常に一方向に付勢した状態で互いに
当接していることが好ましい。なお、直動式ポテンショ
メータは大きな変位量が入力されて高い精度で変位検出
ができるようにするために、できるだけ回動軸から離れ
た位置に配置することが好ましい。

【００５１】上述の実施の形態では、リーチフォークリ
フトのパワーステアリング装置を例にして本発明の操舵
トルク検出装置を説明したが、本発明は、リーチフォー
クリフトに限定されることはなく、他の車両、例えば通
常のフォークリフトトラックや、自動車にも適用できる
ことは言うまでもない。更に、本発明の操舵トルク検出
装置は、電気式のパワーステアリング装置のみではな
く、油圧式のパワーステアリング装置にも適用可能であ
る。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による
と、センサが回動軸の回りを回動しても、ケーブルが回
動軸に巻き付いたり或いは捻れて切れたりすることな
く、センサの出力信号をスパイラルケーブルの固定端か
ら取り出すことが可能である。しかも、比較的構造が簡
単であるとともに、スリップリングを用いたときのよう
な回転接触する接点を有していないので、長期間にわた
って使用してもセンサ出力を確実に取り出すことができ
る。

【００５３】また、請求項２によると、ステアリング操
作部材を操作したときに機械的がたや引っかかりが全く
発生せず、操舵トルクを高い精度で検出することができ
る。また、請求項３によると、ステアリング操作部を操
作する運転者に操舵トルクの大きさに応じた適度な操舵
感覚を与えることができるとともに、ステアリング操作
部への操舵トルクが解除されたときにこれを自動的に中
立位置に復帰させることができる。また、請求項４によ
ると、ステアリング操作部材の回動角よりも大きな角度
がセンサに入力されるので、より高い精度で操舵トルク
を検出することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置を具備するリーチフォークリフトの操舵装置の概略図
である。

【図２】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置の概略的な斜視図である。

【図３】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置の回動軸に沿った断面図である。

【図４】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置に用いられているスパイラルケーブルユニットの概略
的な斜視図である。

【図５】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置に用いられているスパイラルケーブルユニットの構造
を説明するための概略図である。

【図６】中立状態における、本発明の一実施の形態によ
る操舵トルク検出装置の平面図である。

【図７】ステアリングホイールを右側限界位置まで回転
させたときにおける、本発明の一実施の形態による操舵
トルク検出装置の平面図である。

【図８】本発明の一実施の形態による操舵トルク検出装
置におけるステアリングホイールの変位角度検出および
必要な操作力について説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ リーチフォークリフト ２ 後輪（操舵輪） ２０ アシストモータ ２４ ステアリング操作部（上部ブラケット） ２６ ノブ ２８ センサ ３０ プレート ３２ シャフト ３４ 下部ブラケット（スライド部材） ３６ スパイラルケーブルユニット ４０ コイルばね ５１ ステアリングホイール ５４ 係合ピン ６１ センサピン ６２ センサピンガイド ６３ 回転センサ ７１ スパイラルケーブル ７１ａ 可動端 ７１ｂ 固定端 ７２ ロータ ７３ ステータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動軸を中心として回動可能なステアリ
   ング操作部と、 前記ステアリング操作部と同軸に配置されており、前記
   ステアリング操作部が操作されたときにこれに負荷され
   る操舵トルクに比例して前記ステアリング操作部に対し
   て周方向に変位するスライド部材と、 前記スライド部材に取り付けられており、前記ステアリ
   ング操作部と前記スライド部材との相対的な変位量を測
   定可能なセンサと、 前記ステアリング操作部と同軸に配置されており、固定
   端と前記センサに接続された可動端とを有するスパイラ
   ルケーブルを含むスパイラルケーブルユニットとを備え
   ていることを特徴とする操舵トルク検出装置。
2. 【請求項２】 前記ステアリング操作部および前記セン
   サが、前記センサに設けられた弾性部材によって前記ス
   テアリング操作部が常に一方向に付勢された状態で互い
   に当接していることを特徴とする請求項１に記載の操舵
   トルク検出装置。
3. 【請求項３】 前記ステアリング操作部が前記スライド
   部材に対して変位しているときに、前記ステアリング操
   作部の変位量を小さくする方向に前記ステアリング操作
   部を付勢する弾性部材をさらに備えていることを特徴と
   する請求項１または２に記載の操舵トルク検出装置。
4. 【請求項４】 前記センサが変位角度を測定可能であっ
   て、前記センサが、前記センサの入力軸および前記回動
   軸とは異なる位置にある係合位置において前記ステアリ
   ング操作部と係合しており、 前記入力軸と前記係合位置との距離が、前記回動軸と前
   記係合位置との距離よりも短くされていることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項に記載の操舵トルク検
   出装置。