JP2002019627A - 油圧式パワーステアリング装置および該装置を備えた産業用車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングホイールによる操舵の安定感を
向上させることができる油圧式パワーステアリング技術
を提供する。 【解決手段】 フォークリフトの油圧式パワーステアリ
ング装置において、ステアリングホイール１６と連動し
て作動するパワーステアリングバルブ２０は、油供給径
路３および５に可変オリフィスＡ２およびＡ３を備えて
いる。可変オリフィスＡ２およびＡ３は、車輪１８の動
作が規制された機械的バルブエンド状態において、全閉
状態に設定されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧式パワーステ
アリング装置に係り、詳しくはステアリングホイールに
よる操舵の安定感を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばフォーリフトにおいて、油タンク
に貯留された作動油は、油圧ポンプによって加圧され、
車輪を駆動させるパワーステアリングシリンダや、荷役
を行うリフトシリンダ等の各油圧シリンダへ供給される
ように構成されている。ここで、従来の油圧式パワース
テアリング装置の概略構成を図８を参照しながら説明す
る。

【０００３】図８に示す油圧式パワーステアリング装置
において、油タンク１１０から油圧ポンプ１１１によっ
て加圧された作動油は、フローデバイダ分流弁１１２に
よって分流され、パワーステアリングバルブ１２０側の
供給配管１１３と荷役側（リフトシリンダ）の供給配管
１１９とに供給される。また、パワーステアリング装置
側へ分流された作動油は、供給配管１１３を介してパワ
ーステアリングバルブ１２０のＰポートへ供給される。
また、パワーステアリングバルブ１２０のＴポートから
排出された作動油は、戻り配管１１４を介して油タンク
１１０へ戻る。そして、ステアリングホイール１１６が
右回転時はＲポートより配管１１５ａを介して、左回転
時はＬポートより配管１１５ｂを介して、ステアリング
ホイール１１６の回転量に応じた量の作動油がパワース
テアリングシリンダ１１７へ供給される。これにより、
車輪１１８は右方向あるいは左方向へ駆動される。ま
た、パワーステアリングバルブ１２０は開口面積を変更
可能な可変オリフィスを有し、この可変オリフィスの開
口面積を変化させることで供給配管１１３から配管１１
５ａ，１１５ｂへ供給される作動油の量を調節するよう
に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の油圧式パワーステアリング装置において、例えば障
害物等によって車輪１１８の動作が規制されると、可変
オリフィスの開口面積が最大（全開状態）となり、供給
配管１１３側と配管１１５ａ，１１５ｂ側とが連通され
た状態になる。そして、このような状態で荷役作業を行
うと、フロントシリンダ側へ作動油が流れる際に供給配
管１１３側の圧力が配管１１５ａ，１１５ｂ側の圧力よ
りも低くなり、高圧側（配管１１５ａ，１１５ｂ側）の
作動油が低圧側（供給配管１１３側）へ逆流することが
ある。このような場合には、ステアリングホイール１１
６が反操舵方向へ微小回転する現象（以下、「キックバ
ック」という）が発生する。このように、車輪１１８の
動作が規制された際に荷役作業を行うとキックバックが
発生し、これによりステアリングホイール１１６の操舵
フィーリングが安定しないという問題あった。

【０００５】そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、ステアリン
グホイールによる操舵の安定感を向上させることができ
る油圧式パワーステアリング技術を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の油圧式パワーステアリング装置は請求項１
〜４に記載の通りに構成されている。また本発明の油圧
式パワーステアリング装置を備えた産業用車両は、請求
項５に記載の通りに構成されている。ここで、請求項
１、また他の請求項及び発明の詳細な説明に記載した用
語については、特に限定的要件を加えない限り以下のよ
うに解釈する。 （１）「産業用車両」は、油圧式パワーステアリング装
置を備えた車両であって、フォークリフト以外に高所作
業車、コンクリートポンプ車、バックホー車、ダンプカ
ー等も含む。

【０００７】請求項１に記載の油圧式パワーステアリン
グ装置によれば、車輪の動作が規制された際に、流路面
積変更手段によって作動油の流路面積は縮小され、油供
給径路とパワーステアリングシリンダとの間で作動油が
移動するのを抑制することができる。なお、ここで、作
動油の流路面積が縮小されるとは、作動油が移動する径
路が絞られる態様や、該径路が完全に遮断される態様等
をいう。これにより、例えば、フォークリフトの荷役作
業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給する際に、
リフトシリンダ側の作動油の圧力がパワーステアリング
シリンダ側の作動油の圧力が低下しても、パワーステア
リングシリンダ側からリフトシリンダ側へ移動する作動
油の移動量を抑えることができる。従って、パワーステ
アリングシリンダ側の作動油がリフトシリンダ側へ移動
することで起こるステアリングホイールが反操舵方向へ
微小回転する現象（キックバック）を極力抑えることが
でき、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上
させることができる。

【０００８】ここで、流路面積変更手段は、請求項２に
記載のように、油路切替装置の可変オリフィスを用いる
ことが好ましい。このように構成すれば、車輪の動作が
規制された際に、油路切替装置の可変オリフィスによっ
て作動油の流路面積は縮小され、油供給径路とパワース
テアリングシリンダとの間で作動油が移動するのを抑制
することができる。これにより、油路切替装置の可変オ
リフィスを用いた簡単な構成によって、請求項１と同様
に、例えばパワーステアリングシリンダ側の作動油がリ
フトシリンダ側へ移動することで起こるステアリングホ
イールが反操舵方向へ微小回転する現象（キックバッ
ク）を極力抑え、ステアリングホイールによる操舵の安
定感を向上させることができる。

【０００９】また、請求項３に記載の油圧式パワーステ
アリング装置によれば、車輪の動作が規制された際に、
作動油の流路は閉止され、油供給径路とパワーステアリ
ングシリンダとの間で作動油が移動するのを防止するこ
とができる。これにより、フォークリフトにおいて例え
ばパワーステアリングシリンダ側の作動油がリフトシリ
ンダ側へ移動することで起こるステアリングホイールが
反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を防止
することができ、ステアリングホイールによる操舵の安
定感の更なる向上を図ることができる。

【００１０】また、請求項４に記載の油圧式パワーステ
アリング装置によれば、ステアリングホイールを介して
スリーブに対しスプールが回転することで、可変オリフ
ィスが形成される。これにより、回転式のコンパクトな
構成の油路切替装置に適用することができる。

【００１１】また、請求項５に記載の本発明の油圧式パ
ワーステアリング装置を備えた産業用車両によれば、ス
テアリングホイールによる操舵の安定感を向上させた産
業用車両を実現することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態の
油圧式パワーステアリング装置の構成等を図１および図
２を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、
本発明をフォークリフトの油圧式パワーステアリング装
置に適用した場合について説明する。ここで、図１は本
発明の一実施の形態の油圧式パワーステアリング装置の
構成を示す概略図である。また、図２は図１を模式的に
示す図である。なお、図１および図２は、いずれもステ
アリングホイールが右方向へ回転され、車輪１８が右方
向（図１中の矢印６０方向）へ駆動された場合を示して
いる。また、図１において、説明上スリーブからスプー
ルを抜き出した状態を示している。

【００１３】本発明における産業用車両としてのフォー
クリフトには、図１に示すような油圧式パワーステアリ
ング装置が設けられている。この油圧式パワーステアリ
ング装置は、車輪１８に接続されこの車輪１８を駆動さ
せるパワーステアリングシリンダ１７を備えている。そ
して、油タンク１０から油圧ポンプ１１によって加圧さ
れた作動油は、本発明における油路切替装置としてのパ
ワーステアリングバルブ２０を介してパワーステアリン
グシリンダ１７へ供給されるように構成されている。ま
た、油圧ポンプ１１の吐出側には、フローデバイダ分流
弁１２が設けられ、このフローデバイダ分流弁１２で分
流された作動油は、パワーステアリングバルブ２０のＰ
ポート側の油供給径路１と、荷役側（リフトシリンダ）
の油供給径路２とに供給されるように構成されている。
また、パワーステアリングバルブ２０のＴポートから排
出された作動油は、戻り配管６を介して油タンク１０へ
戻るように構成されている。

【００１４】パワーステアリングバルブ２０には、軸部
端５１がステアリングホイール１６側に接続されたスプ
ール５０、このスプール５０が挿入される（係合する）
スリーブ４０、このスリーブ４０を駆動させるメーター
リング装置３０が設けられている。スリーブ４０とスプ
ール５０とが相対的に回転し相対位置が変化すること
で、スリーブ４０とスプール５０との間に作動油の油供
給流路や戻り径路が形成されるように構成されている。
例えば、スリーブ４０の軸周の６個所に形成された貫通
穴４２と、スプール５０の軸周の６個所に形成された溝
部５２とが重なり合うことで、パワーステアリングシリ
ンダ１７への作動油の油供給流路５が形成される。な
お、スリーブ４０に対するスプール５０の回転は構造的
に規制されており、予め設定された最大回転角度以上は
回転しないように構成されている。そして、スリーブ４
０に対してスプール５０が最大回転角度をなす状態を機
械的バルブエンドという。この機械的バルブエンドの詳
細については後述する。

【００１５】メーターリング装置３０は、リング部３１
に対して回転するスター部３２と、リング部３１とスタ
ー部３２との間に形成される空間部３３を有している。
また、ステアリングホイール１６、したがってスプール
５０が回転され作動油の油供給流路が形成されること
で、スター部３２はリング部３１に対して回転され、空
間部３３から所定量の作動油がＲポートあるいはＬポー
トへ供給されるように構成されている。本実施の形態で
は、ステアリングホイール１６を右方向へ回転させるこ
とで、Ｒポートからパワーステアリングシリンダ１７へ
作動油が供給され、ピストンロッド１７ａおよびピスト
ン１７ｂを介して車輪１８が右方向（図１中の矢印６０
方向）へ駆動される。一方、例えばステアリングホイー
ル１６を左方向へ回転させる場合は、Ｌポートからパワ
ーステアリングシリンダ１７へ作動油が供給され、車輪
１８が左方向（図１中の反矢印６０方向）へ駆動され
る。

【００１６】図２に示すように、作動油の油供給径路１
は、Ｐポートとメーターリング装置３０との間で、可変
オリフィスＡ２を有する油供給径路３と、可変オリフィ
スＡ１を有する油バイパス径路４とに分岐されている。
また、メーターリング装置３０とＲポートとの間の油供
給径路５には、可変オリフィスＡ３が設けられている。
可変オリフィスＡ１〜Ａ３は、いずれも全閉状態と全開
状態との間で開口面積が変更されるように構成されてい
る。

【００１７】次に、ステアリングホイール１６を右方向
へ回転させた場合のスリーブ４０とスプール５０の動
作、および可変オリフィスＡ１〜Ａ３の動作を図３〜図
６を参照しながら説明する。ここで、図３〜図５は、い
ずれもスリーブ４０およびスプール５０の横断面図であ
って、図３はスリーブ４０とスプール５０とが中立状態
にある場合、図４は図３の中立状態からスリーブ４０に
対してスプール５０が回転し、可変オリフィスＡ３が全
開状態になった場合、図５は図４の全開状態からスリー
ブ４０に対してスプール５０が更に回転し、可変オリフ
ィスＡ３が全閉状態になった場合を示している。また、
図６はスリーブ４０とスプール５０との回転差とオリフ
ィス面積との関係を示す図である。

【００１８】図３に示すように、スリーブ４０とスプー
ル５０とが中立状態（例えば、ステアリングホイール１
６から手が離された状態）において、可変オリフィスＡ
３を構成する貫通穴４２と溝部５２とは６箇所とも重な
り合わない。従って、この中立状態では可変オリフィス
Ａ３は全閉（開口面積ゼロ）となる。なお、貫通穴４２
と溝部５２とが重なり合う箇所の合計の面積が可変オリ
フィスＡ３の開口面積となる。そして、この中立状態か
らスプール５０、したがってステアリングホイール１６
が右方向へ少しでも回転（回転中心Ｏ）された場合に
は、貫通穴４２と溝部５２とが重なり合い、可変オリフ
ィスＡ３の開口部を作動油が移動する。これにより、メ
ーターリング装置３０が作動し、この作動に伴ってスリ
ーブ４０はスプール５０の回転に追従するように回転す
る。

【００１９】そして、図４に示すように、スリーブ４０
とスプール５０との間に回転差θ１を形成した場合に
は、貫通穴４２と溝部５２とが６個所とも重なり合い、
可変オリフィスＡ３は全開状態になる。また、図５に示
すように、更にステアリングホイール１６が右方向に回
転された場合には、スプール５０は更に図３中の矢印６
２方向へ回転し、スリーブ４０との間に回転差θ２を生
じる。この状態では、貫通穴４２と溝部５２とは重なり
合わず、可変オリフィスＡ３は全閉状態になる。なお、
本実施の形態では、機械的バルブエンドにおいてスリー
ブ４０とスプール５０との回転差はθ２（例えば、回転
差約２０°）であり、すなわちθ２以上の回転は構造的
に規制されている。

【００２０】図６に示すように、油供給径路３に設けら
れた可変オリフィスＡ３の開口面積は、スリーブ４０と
スプール５０との回転差が大きくなるにしたがって中立
状態から次第に大きくなる。そして、可変オリフィスＡ
３の開口面積は回転差θ１で全開になった後、更に回転
差が大きくなるにしたがって次第に小さくなる。そし
て、機械的バルブエンド状態において可変オリフィスＡ
３は全閉となるように設定されている。なお、中立状態
から機械的バルブエンド状態の間において、油供給径路
５に設けられた可変オリフィスＡ２の動作は、油供給径
路３に設けられた可変オリフィスＡ３の動作とほぼ同様
である。また、油バイパス径路４に設けられた可変オリ
フィスＡ１は、中立状態において全開であり、この可変
オリフィスＡ１の開口面積は可変オリフィスＡ２，Ａ３
の開口面積が大きくなるにしたがって小さくなるように
設定されている。

【００２１】而して、例えば、ステアリングホイール１
６を一定の速度で回転させている場合には、スリーブ４
０とスプール５０との回転差がθ２よりも小さい状態で
共に回転する。そして、ステアリングホイール１６を機
械的に最大まで回転させた場合には、スリーブ４０とス
プール５０との回転差はθ２となり機械的バルブエンド
状態になる。また、例えば車輪１８の動作が障害物等に
よって規制された際にステアリングホイール１６を回転
させる場合においても、スリーブ４０とスプール５０と
の回転差はθ２となり同様に機械的バルブエンド状態に
なる。

【００２２】そして、このような機械的バルブエンド状
態において可変オリフィスＡ３は全閉状態であるため、
油供給径路１とパワーステアリングシリンダ１７との間
の作動油の移動を阻止することができる。従って、フォ
ークリフトの荷役作業によって油供給径路２へ作動油が
供給され、油供給径路２側の作動油の圧力がパワーステ
アリングシリンダ１７側の作動油の圧力よりも低下した
場合であっても、可変オリフィスＡ３は全閉状態である
ため作動油が油供給径路２側へ移動するのを防止するこ
とができる。これにより、作動油が油供給径路２側へ移
動することで、ステアリングホイール１６が反操舵方向
へ微小回転する現象（キックバック）が発生するのを阻
止することができ、ステアリングホイール１６の安定し
た操舵フィーリングを得ることができる。

【００２３】以上のように構成した、本実施の形態の油
圧式パワーステアリング装置によれば、車輪１８の動作
が規制された機械的バルブエンド状態では、パワーステ
アリングバルブ２０の可変オリフィスＡ２，Ａ３は全閉
状態に設定される。これにより、フォークリフトの荷役
作業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給する際
に、パワーステアリングシリンダ１７側よりも油供給径
路２の作動油の圧力が低下しても、パワーステアリング
シリンダ１７側の作動油が油供給径路２側へ移動するの
を防止し、ステアリングホイール１６が反操舵方向へ微
小回転する現象（キックバック）を防止することができ
る。また、本実施の形態の油圧式パワーステアリング装
置によれば、ステアリングホイール１６を介してスリー
ブ４０に対しスプール５０が回転することで、可変オリ
フィスＡ１〜Ａ３が形成されるため、回転式のコンパク
トな構成のパワーステアリングバルブ２０に本発明を適
用することができる。

【００２４】なお、本発明は上記の実施の形態のみに限
定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられ
る。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実
施することもできる。

【００２５】（Ａ）上記実施の形態では、車輪１８の動
作が規制された際に、パワーステアリングバルブ２０の
可変オリフィスＡ２およびＡ３を全閉状態に設定し、パ
ワーステアリングシリンダ１７側の作動油が油供給径路
２側へ移動するのを防止する場合について記載したが、
作動油の移動を防止する手段はこれに限定されない。例
えば、パワーステアリングシリンダ１７へ作動油を供給
する油供給配管に別途調節弁（流路面積変更手段）を設
け、車輪１８の動作が規制された際に、この調節弁を全
閉状態に設定するように構成することもできる。

【００２６】（Ｂ）また、上記実施の形態では、車輪１
８の動作が規制された際に、パワーステアリングバルブ
２０の可変オリフィスＡ２およびＡ３の両方を全閉状態
に設定する場合について記載したが、少なくともいずれ
か一方の可変オリフィスについて設定されていればよ
い。

【００２７】（Ｃ）また、上記実施の形態では、車輪１
８の動作が規制された際に、パワーステアリングバルブ
２０の可変オリフィスＡ２およびＡ３を全閉状態に設定
する場合について記載したが、可変オリフィスＡ２およ
びＡ３を半開状態に設定することで、作動油の流路面積
を縮小させるように構成することもできる。例えば、図
７の別の実施形態に示すように、機械的バルブエンド状
態において可変オリフィスＡ２，Ａ３の開口面積は、全
開状態よりも縮小された（絞られた）状態に設定される
ように構成されている。この場合には、例えば図６中の
θ１からθ２の間に機械的バルブエンドを設定すること
ができる。このように構成することで、フォークリフト
の荷役作業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給す
る際に、パワーステアリングシリンダ１７側よりも油供
給径路２の作動油の圧力が低下しても、パワーステアリ
ングシリンダ１７側の作動油が油供給径路２側へ移動す
るのを極力阻止し、ステアリングホイール１６が反操舵
方向へ微小回転する現象（キックバック）を極力防止す
ることができる。

【００２８】（Ｄ）また、上記実施の形態では、スリー
ブ４０に対してスプール５０が回転されることで可変オ
リフィスＡ１〜Ａ３の流路面積が変更される場合につい
て記載したが、回転式以外に例えばスライド式によって
可変オリフィスの流路面積が変更されるように構成する
こともできる。

【００２９】（Ｅ）また、上記実施の形態では、フォー
クリフトの油圧式パワーステアリング装置について記載
したが、フォークリフト以外に高所作業車、コンクリー
トポンプ車、バックホー車、ダンプカー等の他の産業用
車両の油圧式パワーステアリング装置に本発明を適用す
ることもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させる
ことができる油圧式パワーステアリング技術を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の油圧式パワーステアリ
ング装置の構成を示す概略図である。

【図２】図１を模式的に示す図である。

【図３】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図で
あって、スリーブ４０とスプール５０とが中立状態にあ
る場合を示している。

【図４】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図で
あって、図３の中立状態からスリーブ４０に対してスプ
ール５０が回転し、可変オリフィスＡ３が全開状態にな
った場合を示している。

【図５】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図で
あって、図４の全開状態からスリーブ４０に対してスプ
ール５０が更に回転し、可変オリフィスＡ３が全閉状態
になった場合を示している。

【図６】本実施の形態におけるスリーブ４０とスプール
５０との回転差とオリフィス面積との関係を示す図であ
る。

【図７】別実施の形態におけるスリーブ４０とスプール
５０との回転差とオリフィス面積との関係を示す図であ
る。

【図８】従来の油圧式パワーステアリング装置の構成を
示す概略図である。

【符号の説明】

１，２，３，５…油供給径路 ４…油バイパス径路 １０…油タンク １１…油圧ポンプ １２…フローデバイダ分流弁 １６…ステアリングホイール １７…パワーステアリングシリンダ １８…車輪 ２０…パワーステアリングバルブ ３０…メーターリング装置 ４０…スリーブ ４２…貫通穴 ５０…スプール ５１…軸部端 ５２…溝部 Ａ１，Ａ２，Ａ３…可変オリフィス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪に接続されたパワーステアリングシ
   リンダと、該パワーステアリングシリンダへ作動油を供
   給する油供給径路と、該油供給径路に設けられステアリ
   ングホイールと連動して作動する油路切替装置とを有
   し、 前記ステアリングホイールを回転させることで、前記油
   供給径路を介して前記パワーステアリングシリンダへ作
   動油を供給し、前記車輪を駆動させる油圧式パワーステ
   アリング装置であって、 前記車輪の動作が規制された際に、前記作動油の流路面
   積を縮小させる流路面積変更手段が設けられていること
   を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した油圧式パワーステア
   リング装置であって、 前記油路切替装置は、前記ステアリングホイールの回転
   に応じて前記作動油の流路面積が変更される可変オリフ
   ィスを備え、前記可変オリフィスは、前記車輪の動作が
   規制された際に、前記作動油の流路面積を縮小させるよ
   うに構成されていることを特徴とする油圧式パワーステ
   アリング装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載した油圧式パワ
   ーステアリング装置であって、 前記車輪の動作が規制された際に、前記作動油の流路が
   閉止されるように設定されていることを特徴とする油圧
   式パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３に記載した油圧式パワ
   ーステアリング装置であって、 前記油路切替装置は、前記ステアリングホイールに接続
   されたスプールと、該スプールと係合するスリーブとを
   備え、前記ステアリングホイールを介して前記スリーブ
   に対し前記スプールが回転することで、前記可変オリフ
   ィスが形成されるように構成されていることを特徴とす
   る油圧式パワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の油圧式
   パワーステアリング装置を備えた産業用車両。