JP3837829B2 - Shock absorber for electric power steering - Google Patents
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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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a device for absorbing a large impact force generated at a steering end in a vehicle equipped with an electric power steering device such as a battery forklift when it is stationary.
[0002]
[Prior art]
4 to 7 show a steering mechanism of a counter-type battery forklift well known in the art. This steering mechanism includes an electric power steering device. Referring to the drawings in detail, reference numeral 1 shown in FIG. 4 denotes a steering shaft that is rotated by a driver, and a steering wheel (not shown) is attached to the upper end of the steering shaft. Further, a rack and pinion type or ball screw type steering gear 2 is attached to the lower end thereof, and the rotation of the steering shaft 1 is converted into the swing of the
[0003]
An
[0004]
As shown in FIG. 4, an electric power steering device (EPS device) 19 is provided so as to be in parallel with the drag rod 7. Since the internal structure of the
[0005]
When the electric power steering device (EPS device) 19 is operating normally, the steering force generated by the
[0006]
In order to set a limit, that is, a steering end, to the turning angle (also referred to as a steering angle or a turning angle) of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Since the
[0008]
In addition, unlike the hydraulic power steering device, the
[0009]
In particular, when the steering wheel is fixed in a stationary state, an extremely large impact force acts on both the
[0010]
The present invention addresses the above-mentioned problems in the prior art, but does not take a passive countermeasure such as lowering the steering performance of the electric power steering apparatus, and further improves the steering mechanism. It is an object of the present invention to provide a simple and inexpensive means that can effectively absorb an impact at the steering end of an electric power steering apparatus without the need for further strengthening, and to solve the aforementioned problems.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an impact absorbing device in an electric power steering apparatus described in each claim as a novel means for solving the above-mentioned problems.
[0012]
According to the present invention, in a vehicle steering mechanism such as a cargo handling vehicle equipped with an electric power steering device, a stopper provided for determining a steering end is subjected to a relatively large bending deformation by elasticity. An elastic means capable of absorbing the impact force is used. As this elastic means, for example, an elastic body obtained by bending a round bar made of spring steel into a U shape can be used. In this case, it is preferable that the base portion of the elastic body is fixed to the vehicle body side, and the tip portion is disposed so as to be in contact with the base portion of the axle that supports the steering wheel. Further, it is desirable to provide adjusting means for adjusting the height substantially at the tip of the elastic means. The adjusting means can be configured, for example, by screwing a bolt into a female screw hole at the tip of the elastic means.
[0013]
[Action]
Since the present invention has the above-described configuration, the electric power steering device is activated in accordance with the steering operation by the driver, and a large steering force is transmitted to the steering wheel through the mechanism, so that the steering wheel is It turns lightly and quickly, but when it reaches the steering end, which is the limit of the steering angle, a part of the mechanism comes into contact with the stopper to prevent further turning. In the present invention, since the impact force at this time is absorbed by the elastic means, the turning of the steering wheel can be stopped without damaging the mechanism and without causing the driver to feel an unpleasant impact. .
[0014]
If an elastic body bent in a U shape is used as the elastic means, the depth is deep so that it can be greatly bent by elastic deformation when it receives a large steering force. Further, when the adjusting means is provided at the tip of the elastic means, the steering angle of the steering end can be freely changed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since the present invention is characterized by an improved structure of the
[0016]
In the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 3, the
[0017]
Since the illustrated embodiment has such a configuration, a large steering force is transmitted from the
[0018]
Therefore, by providing the
[0019]
In the illustrated embodiment, an
[0020]
【The invention's effect】
According to the present invention, since it is possible to avoid the generation of a large impact force at the steering end by providing the elastic means at the stopper that determines the steering end, the electric power steering device connected to the steering wheel In addition, it is possible to effectively prevent the steering mechanism including many members from being damaged. Therefore, it is possible to avoid increasing the cost and weight by increasing the strength of the mechanism beyond the necessary level, and of course, limiting the current supplied to the electric motor of the electric power steering device to reduce the steering speed. It is possible to obtain a sufficiently high steering speed by a relatively low-strength mechanism without having to take passive measures such as causing a light power steering effect with a small steering force of the driver. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a main part of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing an overall configuration of a steering mechanism.
5 is a plan view showing a portion related to a steered wheel in the steering mechanism shown in FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is a front view showing a conventional example of a rear axle beam and a steered wheel support portion.
7 is an enlarged front view showing only the main part of the conventional example shown in FIG. 6. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF
20 ...
26 ... Stopper bolt (conventional example)
27. Elastic body bent in U shape (elastic means)
27a ... fixed
Claims (3)
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。The steering mechanism for a vehicle having an electric power steering apparatus, the stopper defining the steering end, set the elastic means can be a deformed by elasticity to absorb impact forces,
The elastic means is formed of an elastic body bent into a U-shape;
A shock absorber in an electric power steering device characterized in that a base portion of the elastic means is fixed to the vehicle body side, and a tip portion is arranged so as to be in contact with a base portion of an axle supporting a steering wheel. apparatus.
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