JP3837829B2

JP3837829B2 - 電気式パワーステアリングにおける衝撃吸収装置

Info

Publication number: JP3837829B2
Application number: JP12876397A
Authority: JP
Inventors: 伸明川端
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JPH10315987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリーフォークリフトのように電気式パワーステアリング装置を備えている車両において、据え切り時等にステアリングエンドにおいて発生する大きな衝撃力を吸収させるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４から図７に、従来から良く知られているカウンター型のバッテリーフォークリフトのステアリング機構を示す。このステアリング機構は電気式パワーステアリング装置を備えている。図面について詳細に説明すると、図４に示す１は運転者が回動操作するステアリングシャフトであって、その上端には図示していないステアリングホイールが取り付けられる。また、その下端にはラックピニオン式、或いはボールねじ式等のステアリングギヤ２が取り付けられ、ステアリングシャフト１の回転をピットマンアーム３の揺動に変換する。ピットマンアーム３の先端には連結リンク４の一端が枢着され、連結リンク４の他端は、図示しない車体フレームに固定された支点軸５によって回動自在に支持されているアーム６の一端に枢着される。アーム６の他端は車体フレームの後方に向かって延びる長いドラッグロッド７の前端に枢着され、ドラッグロッド７の後端は、図５に示すように、後輪を支持するリヤアクスルビーム８に取り付けられた縦軸９の回りに回動自在に支持されているベルクランク１０の一端に枢着される。
【０００３】
左右一対の後輪１１（この場合は車両の操向輪）をそれぞれ軸受を介して回転自在に支持する車軸１２は、リヤアクスルビーム８に取り付けられたキングピン１３によって略縦方向の軸線の回りに旋回可能に支持される。車軸１２と操向輪１１の旋回即ち操向は、車軸１２と一体的に設けられたナックルアーム１４の先端が、前述のベルクランク１０の他端に一端を枢着されたタイロッド１５の他端にボールジョイント等を介して枢着されていることによって操作される。キングピン１３の支持構造は図６及びその要部拡大図である図７に明示されている。即ち、リヤアクスルビーム８には各操向輪１１に対応して操向輪支持部１６が取り付けられており、各支持部１６にはそれぞれ操向輪１１に向かって横方向に突出する上下の顎部１７及び１８が形成されている。キングピン１３はそれらの顎部１７及び１８によって支持される。
【０００４】
また、図４に示すように、ドラッグロッド７と並列となるように電気式パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）１９が設けられている。ＥＰＳ装置１９の内部構造は周知であるから詳細な説明を省略するが、ＥＰＳ装置１９は１個の増力用の電動モータ２０を備えている。また、前述のステアリングシャフト１の下端部付近にはトルクセンサ２１が設けられており、運転者によってステアリングシャフト１に加えられた操舵トルクの大きさ及び方向を検出して、その信号を図示しないコントローラに送る。コントローラはその信号に応じて電動モータ２０に供給する電力を制御するので、電動モータ２０は図示しない歯車装置を介して操舵トルクの大きさに概ね比例して増大する追加の操舵力を発生し、それを前述のドラッグロッド７に加える。そのために、ＥＰＳ装置１９の基端２２は図示しない車体フレームの一部にボールジョイントによって枢着され、出力ロッドの先端２３もボールジョイントを介してドラッグロッド７の一部に連結されている。
【０００５】
電気式パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）１９が正常に作動しているときは、ドラッグロッド７の先端２３に伝わる運転者の操舵力よりもＥＰＳ装置１９が発生する操舵力の方が何倍も大きいので、操向輪１１の旋回、即ち操向操作は殆どＥＰＳ装置１９の出力によって行われる。従って、運転者はステアリングシャフト１に対して大きな操舵トルクを加える必要がないので、ステアリングシャフト１の上端に取り付けられる図示しないステアリングホイールの回転操作が軽くなり、運転に要する労力が大幅に軽減される。万一、ＥＰＳ装置１９が故障した場合には、運転者の操舵力がステアリングシャフト１からアーム６等を介してドラッグロッド７に伝えられ、比較的弱いながらも操向輪１１を操舵することができる。
【０００６】
操向輪１１の旋回角度（操向角度或いは切れ角ともいう）に限界、即ちステアリングエンドを設定するために、操向輪支持部１６にはストッパ２４が設けられる。ストッパ２４は、ナックルアーム１４と一体の部分でキングピン１３の軸心からみて半径方向に隆起している部分、例えば車軸１２の基部のような部分に抵触して、それ以上のナックルアーム１４の回転を阻止するものである。従来一般に使用されているストッパ２４は、図７に拡大して示したように、操向輪支持部１６側に溶接等の方法で固定されたストッパブラケット２５と、それに形成された雌ねじ穴に螺入されたストッパボルト２６からなっている。従って、ストッパボルト２６をストッパブラケット２５の雌ねじ穴にねじ込んで、ストッパボルト２６の頭部２６ａの高さを調整し、ロックナット２６ｂによってその高さを固定することにより、車軸１２と一体のナックルアーム１４の旋回可能な角度が制限される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のストッパ２４は前述のような言わば剛体構造であるから、ナックルアーム１４と一体の部分で半径方向に隆起している車軸１２の基部のような部分がストッパボルト２６の頭部２６ａに接触して旋回を阻止されるとき、つまりステアリングエンドにおいては、ナックルアーム１４の隆起部分は、ＥＰＳ装置１９の作動にによって増大された大きな操舵力によって、ストッパブラケット２５によってリヤアクスルビーム８の操向輪支持部１６上に完全に固定されているストッパボルト２６の頭部２６ａに衝突することになる。
【０００８】
しかも、ＥＰＳ装置１９は、油圧式のパワーステアリング装置と違って、電動モータ２０の回転によって追加の操舵力を発生するものであるため、ステアリングエンドにおいてトルクセンサ２１が操舵トルクの急増を検出した時から、図示しないコントローラが電動モータ２０への電力の供給を遮断するまでに若干のタイムラグがあるのと、回転している電動モータ２０のロータには慣性力が作用しているため、そのロータは電力の供給が遮断されても直ちに停止することができず、操舵力の低下が遅れるためである。
【０００９】
特に、停車状態においてハンドルを据え切りしたような場合には、ステアリングエンドではきわめて大きな衝撃力がストッパ２４側とナックルアーム１４側の双方に作用する。ナックルアーム１４には前述のようにドラッグロッド７を介してＥＰＳ装置１９や、ステアリングシャフト１まで遡る多くのリンクからなるステアリング機構が連結されているから、運転者が握っているステアリングホイールに不快な衝撃が伝わるだけでなく、衝撃の繰り返しによってＥＰＳ装置１９自体や、ステアリング機構のリンクやジョイント類、ステアリングギヤ２等の多くの構成部分にガタを生じたり、それらの部分の破損を招く恐れがある。従って、それを避けるために機構を強化するとコストが嵩んだり、重量が増大するという問題が生じるので、一般的には操舵性能を低下させるという対応策、つまり電動モータ２０の最大電流を制限して操舵速度を低く抑えるというような消極的な対応策を講じるのが普通であった。
【００１０】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処するものであるが、電気式パワーステアリング装置の操舵性能を低下させるというような消極的な対応策をとらないで、しかもステアリング機構を従来以上に強化する必要もなく、電気式パワーステアリング装置のステアリングエンドにおける衝撃を効果的に吸収することができる構成が簡単で安価な手段を提供して、前述の問題を解消することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するための新規な手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された電気式パワーステアリング装置における衝撃吸収装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、電気式パワーステアリング装置を備えている荷役運搬車のような車両用のステアリング機構において、ステアリングエンドを定めるために設けられたストッパに、弾性によって比較的大きな撓み変形をして衝撃力を吸収することができる弾性手段を用いる。この弾性手段としては、例えばばね鋼からなる丸棒をＵ字形に曲げた弾性体を使用することができる。その場合、弾性体の基部が車体側に固定されると共に、先端部が操向輪を支持する車軸の基部に接触し得るように配置するのが好適である。また、弾性手段の先端部には、実質的にその高さを調節するための調節手段を設けることが望ましい。その調節手段は、例えば弾性手段の先端部の雌ねじ穴にボルトを螺入することによって構成することができる。
【００１３】
【作用】
本発明は前述のような構成を有するから、運転者の操向操作に伴って電気式パワーステアリング装置が作動して、大きな操舵力が機構を介して操向輪に伝えられて操向輪が軽快に、且つ迅速に旋回するが、操向角度の限界であるステアリングエンドに到達すると、機構の一部がストッパに接触してそれ以上の旋回を阻止される。本発明においては、このときの衝撃力が弾性手段によって吸収されるので、機構に損傷を与えることなく、また不快な衝撃を運転者に感じさせないで、操向輪の旋回を停止させることができる。
【００１４】
弾性手段としてＵ字形に曲げられた弾性体を使用すると、懐が深いので大きな操舵力を受けたときに弾性変形によって大きく撓むことができる。また、弾性手段の先端部に調節手段を設けると、ステアリングエンドの操向角度を自由に変化させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の最も好適な実施形態を図１から図３を用いて説明する。本発明は前述の従来技術（図４から図７参照）と比べて、ステアリングエンドを定めるストッパ２４の改良された構造に特徴を有するものであるから、それ以外の構成は従来技術のそれと実質的に同じであってよい。従って、図示実施形態においても、ストッパ２４以外の部分で従来技術と実質的に同じ部分については、同じ参照符号を付すことによって重複する詳細な説明を省略することにする。その意味で、図４及び図５は本発明の実施形態の全体構成を示すものとして援用する。
【００１６】
図１から図３に示す本発明の好適実施形態においては、ステアリングエンドを定めるストッパ２４は、強い弾性を有するばね鋼のような鋼材からなる丸棒をＵ字形に曲げて製作した弾性体２７を使用している。弾性体２７の基端２７ａは操向輪支持部１６の一部か、場合によってはリヤアクスルビーム８の左右の先端部分に直接に溶接によって固定される。弾性体２７の先端２７ｂは自由端となっているが、その端面には雌ねじ穴が形成されていて、その雌ねじ穴にストッパボルト２８が螺入されている。弾性体２７の先端２７ｂからストッパボルト２８の頭部２８ａが突出する高さは螺入の深さを変えて自由に変更することができ、設定された高さは、図３に拡大して示すように、ロックナット２９を締めつけて確実に固定することができる。
【００１７】
図示実施形態はこのような構成を有するから、図４や図５に示すようにＥＰＳ装置１９から大きな操舵力がタイロッド１５を介してナックルアーム１４に伝えられて、ステアリングエンドにおいて、ナックルアーム１４と一体の半径方向への隆起部分である車軸１２の基部が、図３に示すように弾性体２７の先端２７ｂに取り付けられたストッパボルト２８の頭部２８ａに接触したとき、弾性体２７がＵ字形に曲げられているために懐が深く、弾性変形によって大きく撓むことができるので、接触による大きな衝撃力を吸収することができる。
【００１８】
従って、本発明の好適な実施形態としてのＵ字形に曲げられた弾性体２７を使用するストッパ２４を設けることにより、ステアリングエンドにおける衝撃力によるナックルアーム１４に連結されたＥＰＳ装置１９やステアリング機構の破損を効果的に防止することができるから、機構の強度を通常必要な程度以上に高めてコストや重量を増大させたり、電動モータ２０へ供給する電流を制限して操舵速度を低下させるというような消極的な対策を講じる必要がない。
【００１９】
図示実施形態においては、ストッパ２４に設けられる弾性手段として、Ｕ字形に曲げられた弾性体２７を使用しているが、弾性手段は強靱で大きな操舵力を受けることができ、それによって比較的大きな撓み変形をする弾性体であれば、必ずしもＵ字形に成形されている必要はないので、例えば１〜２巻き程度の丈夫なコイルばねや竹の子ばね、硬質の合成ゴムやプラスチックからなるブロック等を弾性手段として、弾性体２７に代えて使用することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリングエンドを定めるストッパに弾性手段を設けることにより、ステアリングエンドにおいて大きな衝撃力が発生することを避けることが可能になるので、操向輪に連結された電気式パワーステアリング装置や、多くの部材からなるステアリング機構に破損が生じるのを効果的に防止することができる。従って、機構の強度を通常必要な程度以上に高めてコストや重量を増大させることを避けることができるのは勿論、電気式パワーステアリング装置の電動モータへ供給する電流を制限して操舵速度を低下させるというような消極的な対策を講じる必要もなく、比較的強度の低い機構によって十分に高い操舵速度を得ることができ、運転者の小さな操舵力によって軽快なパワーステアリング効果を発揮させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す実施形態の正面図である。
【図３】図１に示す実施形態の要部を示す平面図である。
【図４】ステアリング機構の全体構成を示す斜視図である。
【図５】図４に示すステアリング機構のうちの操向輪に関連する部分を示す平面図である。
【図６】リヤアクスルビームと操向輪支持部の従来例を示す正面図である。
【図７】図６に示す従来例の要部のみを拡大して示す正面図である。
【符号の説明】
１…ステアリングシャフト
３…ピットマンアーム
７…ドラッグロッド
８…リヤアクスルビーム
１０…ベルクランク
１１…操向輪（後輪）
１２…車軸
１３…キングピン
１４…ナックルアーム
１５…タイロッド
１６…操向輪支持部
１７，１８…上下の顎部
１９…電気式パワーステアリング装置（ＥＰＳ装置）
２０…電動モータ
２１…トルクセンサ
２４…ストッパ
２５…ストッパブラケット（従来例）
２６…ストッパボルト（従来例）
２７…Ｕ字形に曲げられた弾性体（弾性手段）
２７ａ…固定された基端
２８…ストッパボルト
２９…ロックナット

Claims

電気式パワーステアリング装置を備えた車両用のステアリング機構において、ステアリングエンドを定めるストッパに、弾性によって撓み変形をして衝撃力を吸収することができる弾性手段を設け、
該弾性手段がＵ字形に曲げられた弾性体から形成されており、
前記弾性手段の基部が車体側に固定されると共に、先端部が操向輪を支持する車軸の基部に接触し得るように配置されていることを特徴とする、電気式パワーステアリング装置における衝撃吸収装置。
前記弾性手段の先端部に、実質的にその高さを調節するための調節手段が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載された衝撃吸収装置。
前記調節手段が、前記弾性手段の先端部に螺入されたボルトからなることを特徴とする、請求項１又は２に記載された衝撃吸収装置。