JP4297750B2 - パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばフォークリフトやホイールローダなどの産業用車両に設けられるパワーステアリング装置に関するものである。

従来、この種のパワーステアリング装置としては、ハンドルと圧油供給器との間にステアリングシャフトを介在した構成が提供されている（たとえば、特許文献１参照。）。
そして具体的には、ハンドル側は、運転者の体形などに応じて調整できるように、本体側に対して前後にティルト（傾き）可能に構成され、また圧油供給器は本体側の定位置に固定されている。そのためにステアリングシャフトは、ハンドルが連結されるシャフトと、このシャフトと圧油供給器とを連動連結するユニバーサルジョイントや中間シャフトなどにより構成され、ユニバーサルジョイントや中間シャフトなどによってハンドル側のティルト（傾き）を吸収している。
特開平８−１５６８１３号公報（第２−４頁、第３−４図）

しかし、上記した従来構成によると、ユニバーサルジョイントや中間シャフトなどを必要とするため、パワーステアリング装置の全体が構造複雑にかつコスト高になっていた。
そこで本発明の請求項１記載の発明は、ユニバーサルジョイントや中間シャフトなどを省略し得るパワーステアリング装置を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載のパワーステアリング装置は、ロータリ式の切換弁を使用し、この切換弁のスプールの回転角の分だけロータを回転させ、このロータによって押しのけられた、油圧ポンプから供給される圧油を、前記切換弁の下流側に接続され車輪の換向角度を切り換えるステアリングシリンダへ送り出し、前記油圧ポンプが停止して圧油が供給されなくなると、前記ステアリングシリンダへ油を送るハンドポンプとして動作するようにして圧油供給器を構成し、上部にハンドルが連結されたシャフトを、コラムに挿通するとともにコラム側に回転自在に支持させ、コラムの下部に取り付け部材を設け、この取り付け部材は、横板部と一対の縦板部とを有する状態で形成されるとともに、両縦板部をそれぞれシャフト軸心に直交状のティルト支点を介して本体側からの左右一対の支持部材に揺動自在に連結し、前記取り付け部材の横板部に前記圧油供給器を連結するとともに、この圧油供給器のスプールに前記シャフトの下部を連動連結し、前記左右一対の支持部材のうち一方の支持部材は上方へ突出され、この一方の支持部材の上端部分と前記コラムの中間部との間にティルトハンドル固定手段を設けたことを特徴としたものである。

したがって請求項１の発明によると、ティルトハンドル固定手段を緩めることで、一方の支持部材に対するコラムの固定を解除し得る。この状態で、ハンドルに押し引き力を作用させると、その押し引き力を、シャフトやコラムを介して取り付け部材に伝達し得、以て取り付け部材を両支持部材に対してティルト支点の周りに回動し得る。このとき、取り付け部材に連結している圧油供給器もティルト支点の周りに回動することになって、シャフトとスプールの連動連結を維持することになり、以て１本のシャフトのみによる連動構成でありながら、本体側に対するパワーステアリング装置の前後へのティルト（傾き）を円滑に行える。

その後、ティルトハンドル固定手段を固定動させることで一方の支持部材にコラムを固定し得、これによりハンドルを運転者の体形などに応じて調整し得る。そして通常の運転は、ハンドルを正逆に回転させるなどして行えるのであり、その際にハンドルの回転を、１本のシャフトのみを介して圧油供給器のスプールに伝達し得、以て圧油供給器を動作して圧油の給排を行える。

また本発明の請求項２記載のパワーステアリング装置は、上記した請求項１記載の構成において、取り付け部材は、横板部と一対の縦板部とを有する状態でＵ字状に曲げ形成されていることを特徴としたものである。

したがって請求項２の発明によると、ティルト支点の近くに圧油供給器を位置させた構成を、構造簡単にして実現し得る。

上記した本発明の請求項１によると、ティルトハンドル固定手段を緩めることで、一方の支持部材に対するコラムの固定を解除でき、この状態でハンドルに押し引き力を作用させることで、その押し引き力を、シャフトやコラムを介して取り付け部材に伝達でき、以て取り付け部材を両支持部材に対してティルト支点の周りに回動できる。このとき、取り付け部材に連結している圧油供給器もティルト支点の周りに回動することになって、シャフトとスプールの連動連結を維持でき、以て１本のシャフトのみによる連動構成でありながら、本体側に対するパワーステアリング装置の前後へのティルト（傾き）を円滑に行うことができる。

その後、ティルトハンドル固定手段を固定動させることで一方の支持部材にコラムを固定でき、これによりハンドルを運転者の体形などに応じて調整できる。そして通常の運転は、ハンドルを正逆に回転させるなどして行えるのであり、その際にハンドルの回転を、１本のシャフトのみを介して圧油供給器のスプールに伝達でき、以て圧油供給器を動作して圧油の給排を行うことができる。

これにより、ユニバーサルジョイントや中間シャフトなどを省略した全体が低コストのパワーステアリング装置を提供できる。しかもティルト支点の近くに圧油供給器を位置できて、ティルト時における圧油供給器の作動範囲（揺動範囲）を小さくでき、これにより運転席の足元ブレーキ部のクリアランスを充分に確保できるとともに、ティルト支点をハンドルに近い位置として、ハンドルの傾斜を大きく調整できる。

また上記した本発明の請求項２によると、ティルト支点の近くに圧油供給器を位置させた構成を、構造簡単にして容易に実現できる。

ユニバーサルジョイントや中間シャフトなどを省略した構成でありながら、本体側に対するパワーステアリング装置の前後へのティルトを円滑に行うことを実現した。
［実施の形態］
以下に、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。

まず図７、図８において、圧油供給器１１の構成と作用とを説明する。すなわち、ハンドル（詳細は後述する。）５を直進位置にした状態では、圧油供給器１１内の切換弁部１２のスプール１３がＣ位置となり、圧油は各ステアリングシリンダ１４，１５に供給されない。

そして、ハンドル５を直進位置から左回転すると、上記スプール１３がＣ→Ｌ位置に切り換わり、油圧ポンプ１６からの圧油はステアリング優先流量調整弁１７を通り圧油供給器１１に流れ込む。さらに圧油は、メータリング部１８およびスプール１３を通って、第１のステアリングシリンダ１４のテイル側と第２のステアリングシリンダ１５のロッド側とに流れ込む。これとともに、第１のステアリングシリンダ１４のロッド側と第２のステアリングシリンダ１５のテイル側との圧油はスプール１３を通って回収タンク１９に流れ込む。そして、両ステアリングシリンダ１４，１５に所定量の圧油が供給されて車輪が所定角度切り換わると、スプール１３がＬ→Ｃ位置に切り換わり、両ステアリングシリンダ１４，１５への圧油の供給が停止される。

また、ハンドル５を右回転した場合は、スプール１３がＣ→Ｒ位置に切り換わり、圧油が、第２のステアリングシリンダ１５のテイル側と第１のステアリングシリンダ１４のロッド側とに流れ込むとともに、第２のステアリングシリンダ１５のロッド側と第１のステアリングシリンダ１４のテイル側との圧油は回収タンク１９に回収される。

さらに上記圧油供給器１１の作動を説明すると、ハンドル５を左回転した場合、シャフト（詳細は後述する。）３１を介してスプール１３が回転するため、このスプール１３はスリーブ２１に対し相対的に変位する。これにより、油路が開通して、Ｐポート２２から流入した圧油（点線矢印Ａ）は切り換えられたスリーブ２１の油孔、スプール１３の油溝そしてスリーブ２１の油孔を通ってハウジング２３の油路からメータリング部１８へ送られロータ２４を回転する。

ロータ２４の回転によって吐出される圧油（一点鎖線矢印Ｂ）は切換弁部１２へ送られ、スリーブ２１およびスプール１３を経てＬポート２５から、第１のステアリングシリンダ１４のテイル側と第２のステアリングシリンダ１５のロッド側とに流れ込む。これとともに、第１のステアリングシリンダ１４のロッド側と第２のステアリングシリンダ１５のテイル側との圧油（二点鎖線矢印Ｃ）は排出されてＲポート２６に戻り、スリーブ２１およびスプール１３を経てＴポート２７から流出する。

ここで、上記のようにロータ２４が回転するとドライブシャフト２８およびスリーブ２１が共に回転する。すなわち、ハンドル５を回してスプール１３を回転すると、このスプール１３に追従してスリーブ２１が同じ量だけ回転してスプール１３の変位を無くし、以て切換弁部１２の油路が全閉する。これにより、ハンドル５の回転角の分だけロータ２４が回転して、このロータ２４によって押しのけられた圧油が両ステアリングシリンダ１４，１５へ送られることになる。

また、ハンドル５を右回転した場合、ロータ２４が逆回転し、ロータ２４の吸い込みおよび吐出が逆になる。これにより、圧油はＲポート２６から両ステアリングシリンダ１４，１５へ流れ、両ステアリングシリンダ１４，１５から排出された圧油はＬポート２５へ戻る。

また、車両のエンジン停止などにより油圧ポンプ１６が停止して圧油が供給されなくなると、圧油供給器１１は緊急手動かじ取り装置となる。すなわち、スプール１３は所定角度回転すると、クロスピン２９にぶつかり、クロスピン２９はドライブシャフト２８を介してロータ２４を回転させ、メータリング部１８は両ステアリングシリンダ１４，１５へ油を送るハンドポンプとして動作する。

以上の１２、１３、１８、２１〜２９などにより、ロータリ式の切換弁を使用し、この切換弁のスプール１３の回転角の分だけロータ２４を回転させ、このロータ２４によって押しのけられた、油圧ポンプ１６から供給される圧油を、前記切換弁の下流側に接続され車輪（図示せず。）の換向角度を切り換えるステアリングシリンダ１４，１５へ送り出し、前記油圧ポンプ１６が停止して圧油が供給されなくなると、前記ステアリングシリンダ１４，１５へ油を送るハンドポンプとして動作するようにした圧油供給器１１の一例が構成される。

次に、上記構成の圧油供給器１１を含めたパワーステアリング装置１０の詳細を、図１〜図６において説明する。
シャフト３１は１本のロッド状であって、その上部にハンドル５が連結され、また下部は前記圧油供給器１１のスプール１３に連動連結されている。すなわち、シャフト３１の上部にはハンドル５の中央ボス部６が外嵌され、シャフト３１の上部に形成されたねじ部３１ａにナット体３２が螺合されることで、シャフト３１の上部にハンドル５が連結される。なおハンドル５には、回転操作を容易にするためのノブ７が設けられている。

前記シャフト３１は、筒状のコラム３３に挿通されるとともにコラム３３に回転自在に支持されている。すなわち、コラム３３の上端には上位筒状体３４が固定され、この上位筒状体３４に内嵌されたベアリング３５によりシャフト３１の上部が回転自在に支持されている。その際にベアリング３５は、スナップリング３６により上位筒状体３４側に位置決めされている。

前記コラム３３の下部に取り付け部材３７が設けられるとともに、この取り付け部材３７は、シャフト軸心３１Ａに直交状のティルト支点４３を介してフロントカバー（本体側の一例）１に揺動自在に連結されている。すなわち、コラム３３の下端には下位筒状体３８が固定され、この下位筒状体３８に取り付け部材３７が外嵌固定されている。ここで取り付け部材３７は、横板部３７ａと左右一対の縦板部３７ｂとを有する状態でＵ字状に曲げ形成され、横板部３７ａの中央部分に形成された貫通孔３７ｃを通してコラム３３の下端が嵌め込まれた状態で、溶接などにより固定されている。

そして、一対の縦板部３７ｂにはそれぞれ横方向のねじ孔３７ｄが形成され、フロントカバー１側からの左右一対の支持部材２Ａ，２Ｂにブッシュ３９を介して回転自在に支持された左右一対のボルト体４０が、それぞれねじ孔３７ｄに螺合されることにより、両縦板部３７ｂがそれぞれ、ボルト体４０による回転軸心からなるティルト支点４３を介してフロントカバー１側に揺動自在に連結されている。

前記取り付け部材３７の横板部３７ａに前記圧油供給器１１が連結されるとともに、この圧油供給器１１のスプール１３に前記シャフト３１の下部が連動連結されている。すなわち、圧油供給器１１のハウジング２３が横板部３７ａに対して下方から当て付けられ、そして横板部３７ａに上方から通した複数本のボルト体４１がハウジング２３側に螺合されることで、横板部３７ａの下面に圧油供給器１１が連結される。その際に、シャフト３１の下部に形成されたスプライン軸部３１ｂが、スプール１３の上部に形成されたスプライン孔部１３ａに差し込まれることで、シャフト３１の下部がスプール１３に連動連結される。

前記コラム３３の中間部とフロントカバー１側との間にティルトハンドル固定手段４５が設けられる。すなわち、コラム３３の中間部で外面側には連結用部材４６が溶接などにより取り付けられ、この連結用部材４６には左右方向のねじ孔４７が形成されている。そして一方の支持部材２Ｂは上方へ突出され、その上端部分は前記連結用部材４６に外側から当接される。さらに支持部材２Ｂの上端部分には、前記ティルト支点４３を中心とした円弧状の長孔３が形成されている。ボルト状のロック体４８は、そのねじ部４８ａが長孔３に外側から通され、そしてねじ孔４７に螺合されている。なおロック体４８には、回転用の操作レバー４９が設けられている。以上の３、４６〜４９などによりティルトハンドル固定手段４５の一例が構成される。

前記コラム３３には、その上端に上部ブラケット５１が、前記連結用部材４６の近くの中間部分に中間ブラケット５３が、この中間ブラケット５３の下方に下部ブラケット５４が、それぞれ溶接などにより連結されている。なお、上部ブラケット５１はコンビネーション装置５５の取り付けに、中間ブラケット５３はメータパネル５６の取り付けに、下部ブラケット５４はカバー体５７の取り付けに使用される。

以下に、上記した実施の形態における作用を説明する。
たとえば図１、図６実線の状態において、運転者は、操作レバー４９を介してロック体４８を回転させ、ねじ孔４７に対するねじ部４８ａの螺合を緩めることで、支持部材２Ｂに対する連結用部材４６の圧着（固定）を解除し得る。この状態で、ハンドル５に押し力を作用させると、その押し力が、シャフト３１、ベアリング３５、上位筒状体３４、コラム３３、下位筒状体３８を介して取り付け部材３７に伝達され、以て図２、図６仮想線に示すように、取り付け部材３７を支持部材２Ａ，２Ｂに対してティルト支点４３の周りに回動させる。

このとき、取り付け部材３７に連結している圧油供給器１１もティルト支点４３の周りに回動することになって、シャフト３１とスプール１３の連動連結を維持することになり、以て１本のシャフト３１のみによる連動構成でありながら、フロントカバー（本体側）１に対するパワーステアリング装置１０の前方へのティルト（傾き）を、所望角度θで円滑に行える。その後、操作レバー４９を介してロック体４８を前述とは逆回転させ、ねじ孔４７に対してねじ部４８ａを螺合させることで、支持部材２Ｂに連結用部材４６を圧着（固定）させ得る。これによりハンドル５を、運転者の体形などに応じて調整し得る。

また、支持部材２Ｂに対する連結用部材４６の圧着（固定）を解除した状態で、ハンドル５に引き力を作用させることで、上述とは逆に、フロントカバー（本体側）１に対するパワーステアリング装置１０の後方へのティルト（傾き）を円滑に行える。

なお、パワーステアリング装置１０の前後へのティルトは、長孔３内でのロック体４８の移動許容範囲により規制される。そして前後へのティルトは、カバー体５７も一体状として行われる。

通常の運転は、ハンドル５を正逆に回転させるなどして行えるのであり、その際にハンドル５の回転は、１本のシャフト３１のみを介して圧油供給器１１のスプール１３に伝達し得る。さらにハンドル５の回転は、コラム３３の上部に設けたベアリング３５による支持によって、芯ずれなどによるステアリング操舵力の悪影響が生じることなく常に円滑に行えるとともに、ベアリング３５を、スナップリング３６により上位筒状体３４側に位置決めすることで、ハンドル５の回転支持機構を構造簡単にかつ低コストで提供し得る。

上記した実施の形態では、取り付け部材３７を、横板部３７ａと一対の縦板部３７ｂとを有する状態でＵ字状に曲げ形成しているが、この取り付け部材としては、横板部に一対の縦板部を溶接により一体化した構成、逆Ｕ字状に形成した構成などであってもよい。

本発明の実施の形態を示し、パワーステアリング装置の中間位置での一部切り欠き左側面図である。 同パワーステアリング装置における前方への押し調整位置での一部切り欠き左側面図である。 同パワーステアリング装置の一部切り欠き正面図である。 同パワーステアリング装置におけるティルトハンドル固定手段部分の一部切り欠き正面図である。 同パワーステアリング装置のシャフト部分での一部切り欠き正面図である。 同パワーステアリング装置の中間位置での要部の一部切り欠き左側面図である。 同パワーステアリング装置の圧油供給器部分の縦断面図である。 同パワーステアリング装置の油圧回路図である。

符号の説明

１ フロントカバー（本体側）
２Ａ 支持部材
２Ｂ 支持部材
３ 長孔
５ ハンドル
６ 中央ボス部
１０ パワーステアリング装置
１１ 圧油供給器
１２ 切換弁部
１３ スプール
１３ａ スプライン孔部
１４ ステアリングシリンダ
１５ ステアリングシリンダ
１６ 油圧ポンプ
１８ メータリング部
２３ ハウジング
２４ ロータ
２８ ドライブシャフト
３１ シャフト
３１ｂ スプライン軸部
３１Ａ シャフト軸心
３３ コラム
３４ 上位筒状体
３５ ベアリング
３６ スナップリング
３７ 取り付け部材
３７ａ 横板部
３７ｂ 縦板部
３８ 下位筒状体
４０ ボルト体
４１ ボルト体
４３ ティルト支点
４５ ティルトハンドル固定手段
４６ 連結用部材
４８ ロック体
４９ 操作レバー

Claims (2)

1. ロータリ式の切換弁を使用し、この切換弁のスプールの回転角の分だけロータを回転させ、このロータによって押しのけられた、油圧ポンプから供給される圧油を、前記切換弁の下流側に接続され車輪の換向角度を切り換えるステアリングシリンダへ送り出し、前記油圧ポンプが停止して圧油が供給されなくなると、前記ステアリングシリンダへ油を送るハンドポンプとして動作するようにして圧油供給器を構成し、上部にハンドルが連結されたシャフトを、コラムに挿通するとともにコラム側に回転自在に支持させ、コラムの下部に取り付け部材を設け、この取り付け部材は、横板部と一対の縦板部とを有する状態で形成されるとともに、両縦板部をそれぞれシャフト軸心に直交状のティルト支点を介して本体側からの左右一対の支持部材に揺動自在に連結し、前記取り付け部材の横板部に前記圧油供給器を連結するとともに、この圧油供給器のスプールに前記シャフトの下部を連動連結し、前記左右一対の支持部材のうち一方の支持部材は上方へ突出され、この一方の支持部材の上端部分と前記コラムの中間部との間にティルトハンドル固定手段を設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 取り付け部材は、横板部と一対の縦板部とを有する状態でＵ字状に曲げ形成されていることを特徴とする請求項１記載のパワーステアリング装置。

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