JP4868424B2 - ステアバイワイヤ式ステアリングの操舵角検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステアバイワイヤ式ステアリングに備えられ、ハンドルの操舵角を検出して該操舵角に応じた電気信号を出力する操舵角検出装置に関する。

近年、ハンドルの操作量を機械的にそのまま操舵輪に伝達するのではなく、少なくとも一部の伝達を電気的に行うようにしたステアバイワイヤ式のステアリングが多用されるようになってきている。この方式によれば、機械的なリンク機構を設ける必要がないので、コストや車両重量を大幅に低減することができる。

図６に、ステアバイワイヤ式のステアリングを採用した車両の一例として、ウォーキーフォークリフトを示す。ウォーキーフォークリフト１は、車両本体４と、車両本体４の上部に設けられたグリップアーム２と、車両本体４の後部に設けられた荷物を載せるためのフォーク３とを備える。この図に示すように、作業者Ｗがグリップアーム２を掴んで前進すると起立していたグリップアーム２が前傾する。そして、その傾き（角度）に応じて、不図示のモータによって車輪５が駆動される。これにより、作業者Ｗは重さをあまり感じることなく、楽に荷物の運搬を行うことができる。

また、グリップアーム２は、進行方向を指示するハンドルとしての役割も担っている。具体的には、作業者Ｗが進行方向を変化するとハンドル２（＝グリップアーム２）が根元から旋回するとともに、ハンドル２に直結されたステアリング軸１０も軸回転する。ステアリング軸１０の軸回転角すなわちハンドル２の操舵角θ_Hはポテンショメータ１１によって検出され、ポテンショメータ１１は該操舵角θ_Hに応じた適当な電気信号を出力する。そして、ＥＰＳモータ３０は、その電気信号に応じて車輪５の角度を変更する。

つまり、このウォーキーフォークリフト１では、ハンドル２の操舵角θ_Hが一旦電気信号に変換される。そして、その電気信号に基づいて、車輪５の角度が変更される。

図７は、ステアリング軸１０とポテンショメータ１１の連結部分（以下、当該部分を“操舵角検出装置”という）を分解した斜視図である。この図に示すように、ステアリング軸１０は角柱状を有している。また、ポテンショメータ１１はその上面から突き出したポテンショメータ軸１２を有し、このポテンショメータ軸１２の軸回転角に応じた電気信号を出力する。

ステアリング軸１０とポテンショメータ軸１２とは、１枚の金属板を折り曲げ加工してコの字状とした伝達部材２０によって連結されている。伝達部材２０のステアリング軸１０側の面には、ステアリング軸１０を差し込むための軸固定穴２０ｂが形成されている。また、伝達部材２０のポテンショメータ１１側の面には、ポテンショメータ軸１２を差し込むための軸固定穴２０ａが形成されている。

図８に、この操舵角検出装置をウォーキーフォークリフト１の前面側から見た場合の正面図（Ａ）と左側面図（Ｂ）を示す。ポテンショメータ軸１２は軸固定穴２０ａに差し込まれた後、ナット１３を締めることによって伝達部材２０に固定される。一方、ステアリング軸１０については、ハンドル２の交換やメンテナンスの容易性等を考慮して、ナット等での固定は行われない。

結局、この操舵角検出装置では、伝達部材２０によってステアリング軸１０の軸回転がポテンショメータ軸１２に伝達される。そして、ポテンショメータ１１は、ポテンショメータ軸１２の軸回転角、すなわちハンドル２の操舵角θ_Hを検出し、それに応じた電気信号を出力する。なお、ステアバイワイヤ式ステアリングを備えたウォーキーフォークリフトとしては、特許文献１に記載のものが知られている。

特開２００３−１７１０９５号公報

リニアなステアリングフィーリングを得るために、一般に、操舵角検出装置には、操舵角θ_Hを高精度に検出することが求められている。しかしながら、従来の操舵角検出装置では、ステアリング軸１０及び／または軸固定穴２０ｂの寸法ずれにより、ステアリング軸１０の軸回転を一対一でポテンショメータ軸１２に伝達できない場合があった。また、寸法ずれを防ぐためには、両部材の加工精度を上げる必要があり、加工や寸法管理のための手間やコストがかかっていた。

そこで、本発明は、簡素かつ安価な構成で、ハンドルの操舵角を高精度に検出することができる操舵角検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る操舵角検出装置は、ハンドルの操舵角を検出し、該操舵角に応じた電気信号を出力する操舵角検出装置であって、前記ハンドルに直結され、前記操舵角が変化するとその角度だけ軸回転するステアリング軸と、前記ステアリング軸の延長線上に配置された検出軸を有し、該検出軸が軸回転するとそれに応じた電気信号を出力する回転角検出器と、前記ステアリング軸及び前記検出軸のうちの一方の軸を挟持するとともに他方の軸に固定され、前記ステアリング軸の軸回転を前記検出軸に伝達する伝達部材とを備え、前記一方の軸は、軸中心線に沿った少なくとも一対の平行面を有し、前記伝達部材は、前記他方の軸に係合するための軸固定穴を有する基材部と、前記基材部の相対向する端部から延び、互いに近づき合う方向に付勢された先端部分を有する一対のクリップ部とからなり、前記先端部分の間に前記一方の軸が挿入されたことにより、前記先端部分が前記一方の軸を受け入れるのに必要な距離だけ互いに遠ざかり、前記一方の軸が前記平行面において前記先端部分に狭持された状態となっていることを特徴とする。

この構成によれば、クリップ形状を有する伝達部材によってステアリング軸及び検出軸のうちの一方の軸が挟持されるようになっているので、各部材の加工精度が多少悪くても、ステアリング軸の軸回転を回転角検出器（ポテンショメータ）側に高精度に伝達することができる。

また、前記伝達部材は、１枚の金属板を折り曲げ加工したものであることが好ましい。

また、前記軸固定穴の形状及び前記他方の軸の断面形状は、正円以外の形状であることが好ましい。

本発明によれば、簡素かつ安価な構成で、ハンドルの操舵角を高精度に検出することができる操舵角検出装置を提供することができる。

実施例１に係る操舵角検出装置の分解斜視図である。 実施例１に係る操舵角検出装置の組立工程を示す図である。 実施例１に係る操舵角検出装置の図であって、（Ａ）はウォーキーフォークリフトの前面側から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図である。 実施例２に係る操舵角検出装置の図であって、（Ａ）は分解斜視図、（Ｂ）は軸固定穴の形状を示す拡大図である。 変形例に係る操舵角検出装置の分解斜視図である。 ウォーキーフォークリフトの使用状態を示す図である。 従来の操舵角検出装置の分解斜視図である。 従来の操舵角検出装置の図であって、（Ａ）はウォーキーフォークリフトの前面側から見た正面図、（Ｂ）は（Ａ）の左側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る操舵角検出装置の好ましい実施例について説明する。なお、各実施例において、操舵角検出装置は、ウォーキーフォークリフトのステアバイワイヤ式ステアリングに備えられているものとする。

実施例１に係る操舵角検出装置を図１に示す。本実施例において、ステアリング軸１０は、少なくとも一対の平行面１０ａ、１０ｂを有する角柱状部材である。ポテンショメータ１１（本発明の“回転角検出器”に相当）はその上面から突き出したポテンショメータ軸１２ａ（本発明の“検出軸”に相当）を有し、このポテンショメータ軸１２ａの軸回転角に応じた電気信号を出力する。

ポテンショメータ軸１２ａにはねじ山（溝）が形成されており、後述するナットと螺合し得るようになっている。また、ポテンショメータ軸１２ａは、ステアリング軸１０の延長線上に配置され、ステアリング軸１０の回転軸とポテンショメータ軸１２ａの回転軸とが一致するようになっている。

伝達部材１４ａは１枚の金属板を折り曲げ加工したものであり、全体としてクリップ形状を有している。より具体的には、伝達部材１４ａは、ポテンショメータ軸１２ａを差し込むための軸固定穴１５ａを有する基材部１６と、基材部１６の相対向する端部からステアリング軸１０を挟んで伸びる一対のクリップ部１７、１８とからなっている。

図２に示すように、クリップ部１７、１８の各先端部分は互いに近づき合う方向に付勢されており、クリップ部１７、１８の間にステアリング軸１０が挿入されると、平行面１０ａ、１０ｂによってクリップ部１７、１８が押し拡げられるようになっている。つまり、ステアリング軸１０は、クリップ部１７、１８の付勢力によって挟持される。また、ステアリング軸１０は平行面１０ａ、１０ｂを有しているので、伝達部材１４ａに対してステアリング軸１０が空回りすることはない。

図３は、本実施例に係る操舵角検出装置をウォーキーフォークリフトの前面側から見た場合の正面図（Ａ）、及び左側面図（Ｂ）である。前述したように、ステアリング軸１０は、クリップ部１７、１８の間に挟まれている。一方、ポテンショメータ軸１２ａは軸固定穴１５ａに差し込まれた後、ナット１３によって伝達部材１４ａの基材部１６に固定されている。

以上のように、本実施例に係る操舵角検出装置では、ステアリング軸１０がクリップ部１７、１８の付勢力によって挟持されるので、加工精度が多少悪くてもステアリング軸１０が空回りしたり、回転軸がずれたりすることはない。したがって、本実施例に係る操舵角検出装置によれば、ステアリング軸１０の軸回転を精度良くポテンショメータ軸１２ａに伝達することができ、高精度にハンドルの操舵角を検出することができる。

また、本実施例に係る操舵角検出装置では、伝達部材１４ａを１枚の金属板から簡単にかつ安価に作り出すことができる。

また、前記の通り、本実施例に係る操舵角検出装置によれば、ステアリング軸１０と伝達部材１４ａとの位置ずれが防止される。したがって、ステアリング軸１０に対する伝達部材１４ａの位置がずれることにより、ポテンショメータ軸１２ａに無理な力がかかり、ポテンショメータ１１が破損するのを防止することもできる。

なお、ポテンショメータ１１はセンサなので、伝達機構１４ａを介してポテンショメータ軸１２ａを軸回転させる際に、ステアリング軸１０と伝達機構１４ａとの接続部分、すなわちクリップ部分において反力が生じることはない。したがって、ステアリング軸１０をクリップ部１７、１８で挟み込むだけの簡素な構成でも、ステアリング軸１０と伝達機構１４ａとの間で位置ずれが生じることはない。

続いて、図４を参照して、実施例２に係る操舵角検出装置について説明する。本実施例に係る操舵角検出装置と実施例１に係る操舵角検出装置（図１参照）とは、ポテンショメータ軸の断面形状及び軸固定穴の形状が異なっている。すなわち、実施例１に係る操舵角検出装置では、ポテンショメータ軸１２ａの断面形状及び軸固定穴１５ａの形状はいずれも正円であったが、本実施例に係る操舵角検出装置では、ポテンショメータ軸１２ｂの断面形状及び軸固定穴１５ｂの形状は正円以外の同一形状となっている（図４（Ｂ）参照）。

この違いにより、本実施例に係る操舵角検出装置によれば、伝達部材１４ｂに対するポテンショメータ軸１２ｂの空回りが起こりにくくなり、より高精度にハンドルの操舵角を検出することができる。また、ポテンショメータ１１のゼロ点調整、すなわちハンドルの操舵角０°と、ポテンショメータ軸１２ｂの軸回転角０°との対応付けも容易に行うことができる。

以上、本発明に係る操舵角検出装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。
例えば、ステアリング軸は角柱状のものに限定されず、クリップ部に対して空回りすることのない任意の形状とすることができる。また、クリップ部の先端部分のくびれは省略することができる。

また、図５に示すように、伝達部材１４ａを実施例１とは上下反対にして使用し、ポテンショメータ軸１２ｃをクリップ部１７、１８の付勢力によって挟持するようにしてもよい。ただし、この場合は、ポテンショメータ軸１２ｃとステアリング軸１０ｃの形状を適宜変更する必要がある。

１ ウォーキーフォークリフト
２ グリップアーム（ハンドル）
３ フォーク
４ 車両本体
５ 車輪
１０ ステアリング軸
１１ ポテンショメータ（回転角検出器）
１２ ポテンショメータ軸（検出軸）
１３ ナット
１４ 伝達部材
１５ 軸固定穴
１６ 基材部
１７ クリップ部
１８ クリップ部
３０ ＥＰＳモータ

Claims (3)

1. ハンドルの操舵角を検出し、該操舵角に応じた電気信号を出力する操舵角検出装置であって、
   前記ハンドルに直結され、前記操舵角が変化するとその角度だけ軸回転するステアリング軸と、
   前記ステアリング軸の延長線上に配置された検出軸を有し、該検出軸が軸回転するとそれに応じた電気信号を出力する回転角検出器と、
   前記ステアリング軸及び前記検出軸のうちの一方の軸を挟持するとともに他方の軸に固定され、前記ステアリング軸の軸回転を前記検出軸に伝達する伝達部材と、
   を備え、
   前記一方の軸は、軸中心線に沿った少なくとも一対の平行面を有し、
   前記伝達部材は、前記他方の軸に係合するための軸固定穴を有する基材部と、前記基材部の相対向する端部から延び、互いに近づき合う方向に付勢された先端部分を有する一対のクリップ部とからなり、
   前記先端部分の間に前記一方の軸が挿入されたことにより、前記先端部分が前記一方の軸を受け入れるのに必要な距離だけ互いに遠ざかり、前記一方の軸が前記平行面において前記先端部分に狭持された状態となっていることを特徴とする操舵角検出装置。
2. 前記伝達部材は、１枚の金属板を折り曲げ加工したものであることを特徴とする請求項１に記載の操舵角検出装置。
3. 前記軸固定穴の形状、及び前記他方の軸の断面形状が正円以外の形状であることを特徴とする請求項１に記載の操舵角検出装置。

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