JP5791162B2 - 電動式パワーステアリング装置のアクスルフレーム - Google Patents

Description

本発明は、電動式パワーステアリング装置、特に、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を有する電動式パワーステアリング装置に備えられるアクスルフレームに関するものである。

特許文献１には、電動式パワーステアリング装置をフォークリフトに組み込んだ従来例が記載されている。図４Ａは、この従来例の側断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの電動式パワーステアリング装置のアクスルフレーム付近の構成を示した上面図である。

図４を参照して、この電動式パワーステアリング装置は、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を有し、また、車体のメインフレーム１０の後部に突設された水平な中央旋回軸１３に取り付けられて、上下方向に旋回可能とされたアクスルフレーム１４を有している。
図４Ｂから明らかなように、アクスルフレーム１４は、略ひし形の底面部材とその周囲を囲むリブからなるバケット型の形状を有している。

アクスルフレーム１４の左右両側には、操舵輪１６を支持するナックル１５が取り付けられ、また、アクスルフレーム１４には、円筒状のハウジング１７が取り付けられて、アクスルフレーム１４の長手方向にのびている。そして、ハウジング１７にラックシャフト１８が挿通されて、軸方向にスライド運動可能に案内されている。

ラックシャフト１８の両端はそれぞれタイロッド１９によって対応するナックル１５に連結されている。また、ハウジング１７の中央部に、ラックシャフト１８の歯部分に係合するピニオン２０が取り付けられている。ピニオン２０の回転軸は伝動連結機構２３によってハンドルシャフト１２の一端に伝動連結されている。ハンドルシャフト１２の他端にはハンドル１１が固定されている。

そして、ラックシャフト１８の歯部分の中央がピニオン２０に係合するとき操舵輪１６が平行位置にあり、この位置からハンドル１１の正逆回転に応じてラックシャフト１８がスライド運動することによって、操舵輪１６が左右に切られるようになっている。
また、図示はしないが、ナックル１５に衝突部が設けられ、アクスルフレーム１４には衝突部と対をなすストッパが設けられていて、操舵輪１６が最大切れ角まで切られたときに、対応する衝突部がストッパに当接するようになっている。

電動式パワーステアリング装置は、さらに、ピニオン２０をパワーアシストする手段を備えている。これは、アクスルフレーム１４に取り付けられたモータ２２と、モータ２２の駆動力をピニオン２０に伝達する動力伝達ユニット２１と、モータ２２を制御する制御ユニット（図示はしない）と、ハンドル１１の回転トルクを検出するトルクセンサ２４とから構成され、制御ユニットが、トルクセンサ２４の検出信号に基づいてモータ２２への供給電圧を制御するようになっている。

こうして、ハンドル１１からの駆動力とモータ２２からの駆動力との合成駆動力によってピニオン２０が回転駆動され、それによってラックシャフト１８がスライド運動し、それに応じて操舵輪１６が左右に操舵される。
また、車体のメインフレーム１０の前部には、左右一対の駆動輪２５が備えられている。

ところで、通常、フォークリフト等の作業車であって、特に小型のものは、比較的狭いスペース内での使用が意図され、そして、作業性を向上させるべく、できるだけ小回りがきくようになっていることが望ましい。

しかし、上述のような従来例においては、アクスルフレーム１４がバケット型形状を有し、このバケット型のアクスルフレーム１４に、電動式パワーステアリング装置の各ユニットが横置き配置でアッセンブルされているので、ラックシャフト１８（操舵輪１６）および車体のメインフレーム１０後端間の距離、よって、前部の駆動輪２５および後部の操舵輪１６間の距離が比較的長くなり、それに伴って、フォークリフトの旋回半径は比較的大きくなり、小回りがききにくくなる。

特開平８−２１６８９８号公報

したがって、本発明の課題は、より小回りのきくフォークリフト等の作業車を実現することができるアクスルフレームを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を有する電動式パワーステアリング装置に備えられ、車体の幅方向にのびるとともに、前記車体のメインフレームの前部または後部に突設された水平な中央旋回軸に対し、上下方向に旋回可能に取り付けられるアクスルフレームであって、前記中央旋回軸に取り付けるためのボスが設けられるとともに、前記ボスの左右両側に前記ボスの軸に対して垂直にのびる上側リブと、前記上側リブの下方に間隔をあけて、前記上側リブに対向して配置された下側リブと、前記上側および下側リブ間にのびる壁部分と、からなる実質上コ字状断面を有し、前記壁部分は、その中央が前記アクスルフレームの外側に凸となるように上下方向に沿って畝状に湾曲し、前記上側リブは、前記ボスを頂点とする上向きに凸となる山形をなし、前記下側リブはほぼ水平にのび、前記上側および下側リブの両端部は、それぞれ、前記壁部分を越えて互いに平行にのび、前記上側および下側リブと前記壁部分によって囲まれた内側空間に、該空間の長手方向にのびる円筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿通されてスライド可能に案内されるラックシャフトと、前記ラックシャフトに係合するピニオンと、モータと、前記モータおよび前記ピニオン間に配置される動力伝達ユニットと、が取り付けられ、さらに、前記上側および前記下側リブの端部間には、操舵輪を支持するナックルが上下方向の軸のまわりに旋回可能に取り付けられ、前記ナックルはタイロッドを介して前記ラックシャフトに連結されるようになっており、前記ナックルは、その旋回軸から半径方向に突出する衝突アームを有し、前記操舵輪が左に最大切れ角まで切られたときは、一方の前記ナックルの衝突アームが前記壁部分の外側面に当接し、前記操舵輪が右に最大切れ角まで切られたときには、他方の前記ナックルの衝突アームが前記壁部分の外側面に当接し、前記ナックルの衝突アームが当接する前記壁部分の領域は凹部として形成されるとともに、前記凹部にストッパが固定され、前記ストッパの当接面が前記凹部の縁と同じまたはそれよりも低い高さレベルにあることを特徴とするアクスルフレームを構成したものである。

本発明によれば、アクスルフレームは、車体のメインフレームの中央旋回軸に取り付けるためのボスが設けられるとともに、ボスの左右両側にボスの軸に垂直な方向にのびる上側リブと、上側リブの下方に間隔をあけてこれに対向して配置された下側リブと、上側および下側リブ間にのびる壁部分と、からなる実質上コ字状断面を有し、壁部分が、その中央がアクスルフレームの外側に凸となるように上下方向に沿って畝状に湾曲し、上側リブがボスを頂点とする上向きに凸となる山形をなし、下側リブがほぼ水平にのび、上側および下側リブの左右両端がそれぞれ壁部分を越えて互いに平行にのびる構造とされる。
そして、このアクスルフレームによれば、電動式パワーステアリング装置の各ユニットを縦置き配置でアッセンブルすることができ、それによって、ラックシャフト（操舵輪）および車体のメインフレーム間の距離、よって、駆動輪および操舵輪間の距離が従来よりも短縮される。そして、もともと駆動輪および操舵輪間の距離が短い小型作業車の場合には、この短縮率は比較的大きなものとなり、それによって車体の旋回半径をかなり小さくすることができる。

さらに、本発明によれば、操舵輪が左に最大切れ角まで切られたとき、一方のナックルの衝突アームがアクスルフレームの壁部分の外側面に当接するが、操舵輪が右に最大切れ角まで切られたときは、他方のナックルの衝突アームが壁部分の外側面に当接し、衝突アームが当接する壁部分の領域は凹部として形成されるとともに、凹部にストッパが固定され、ストッパの当接面が凹部の縁と同じまたはそれよりも低い高さレベルに位置しており、それによって、操舵輪の最大切れ角を増大させることができる。

すなわち、本発明によれば、フォークリフト等の作業車の旋回半径をより小さくするとともに、操舵輪の最大切れ角をより大きくすることができ、それによって、より小回りのきく作業車を提供することができる。

本発明の１実施例による電動式パワーステアリング装置のアクスルフレームを示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。 図１のアクスルフレームに関係するユニットがアッセンブルされた状態であって、操舵輪が平行位置にある状態を示す図であり、（Ａ）は後方から見た斜視図、（Ｂ）は前方から見た斜視図である。 図１のアクスルフレームに関係するユニットがアッセンブルされた状態であって、操舵輪が左に最大切れ角まで切られた状態を示す図であり、（Ａ）は後方から見た斜視図、（Ｂ）は上面図である。 電動式パワーステアリング装置をフォークリフトに組み込んだ従来例を示す図であり、（Ａ）は側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のアクスルフレーム付近の構成を示す上面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例について説明する。
この実施例では、本発明による電動式パワーステアリング装置のアクスルフレームが、フォークリフトに適用される。そして、この実施例は、図４に示した従来例と、アクスルフレームの構成、および当該アクスルフレームに対する関係ユニットのアッセンブルの仕方が異なるのみである。よって、以下の説明では、図４に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、それらの詳細な説明を省略する。

図１は、本発明の１実施例による電動式パワーステアリング装置のアクスルフレームを示した図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。図２は、図１のアクスルフレームに関係するユニットがアッセンブルされた状態であって、操舵輪が平行位置にある状態を示す図であり、（Ａ）は後方から見た斜視図、（Ｂ）は前方から見た斜視図である。また、図３は、図１のアクスルフレームに関係するユニットがアッセンブルされた状態であって、操舵輪が左に最大切れ角まで切られた状態を示す図であり、（Ａ）は後方から見た斜視図、（Ｂ）は上面図である。

本発明のアクスルフレーム１は、図４に示した従来例と同様、電動式パワーステアリング装置に備えられ、車体の幅方向にのびるとともに、車体のメインフレーム１０の後部に突設された水平な中央旋回軸１３に対し、上下方向に旋回可能に取り付けられる。
なお、この実施例では、アクスルフレーム１がメインフレーム１０の後部に取り付けられるが、電動式パワーステアリング装置がフォークリフト以外の作業車に適用される場合に、アクスルフレーム１がメインフレーム１０の前部に取り付けられることもある。

図１に示すように、本発明によるアクスルフレーム１は、中央旋回軸１３に取り付けるためのボス２と、ボス２の左右両側にボス２の軸に対して垂直にのびる上側リブ３と、上側リブ３の下方に間隔をあけて、これに対向して配置された下側リブ４と、上側および下側リブ３、４間にのびる壁部分５と、からなる実質上コ字状断面を有し、壁部分５は、その中央がアクスルフレーム１の外側に凸となるように上下方向に沿って畝状に湾曲している。この壁部分５の畝状に湾曲した領域５ａには開口６が設けられている。
アクスルフレーム１の上側リブ３は、ボス２を頂点とする上向きに凸となる山形をなし、下側リブ４はほぼ水平にのび、上側および下側リブ３、４の両端部３ａ、３ｂ；４ａ、４ｂは、それぞれ、壁部分５を越えて互いに平行にのびている。
また、下側リブ４の中央部にはドレン開口９が設けられている。

図２および図３を参照して、アクスルフレーム１は、上側および下側リブ３、４と壁部分５によって囲まれた内側空間が車体の後方を向く配置で、メインフレーム１０に取り付けられ、そして、この内側空間には、当該空間の長手方向にのびる円筒状のハウジング１７と、ハウジング１７に挿通されてスライド可能に案内されたラックシャフト１８と、ラックシャフト１８に係合するピニオン２０と、モータ２２と、モータ２２およびピニオン２０間に配置される動力伝達ユニット２１とが取り付けられるようになっている。
この場合、動力伝達ユニット２１およびピニオン２０の回転軸が、壁部分５の開口６から露出するようになっている。

上側および下側リブ３、４の端部３ａ、４ａ；３ｂ、４ｂ間には、操舵輪１６を支持するナックル１５が上下方向の軸のまわりに旋回可能に取り付けられ、ナックル１５はタイロッド１９を介してラックシャフト１８の両端に連結されるようになっている。

こうして、ハンドル１１からの駆動力およびモータ２２からの駆動力の合成駆動力によってピニオン２０が回転駆動され、それによってラックシャフト１８がスライドし、操舵輪１６が左右に操舵される。

ナックル１５は、その旋回軸から半径方向に突出する衝突アーム１５ａを有している。そして、操舵輪１６が左に最大切れ角まで切られたとき、一方（この実施例では右側）のナックル１５の衝突アーム１５ａがアクスルフレーム１の壁部分５の外側面（右側領域）に当接し（図３参照）、操舵輪が右に最大切れ角まで切られたときは、他方（この実施例では左側）のナックル１５の衝突アーム１５ａがアクスルフレーム１の壁部分５の外側面（左側領域）に当接する。

そして、ナックル１５の衝突アーム１５ａが当接する壁部分の領域は凹部７として形成されており、凹部７にストッパ８が固定されている。ストッパ８の当接面は、凹部７の縁と同じまたはそれよりも低い高さレベルに位置している。
また、凹部７は、壁部分５の左右両側のそれぞれにおいて下側リブ４寄りの位置に設けられている。凹部７をこの位置に設けたことによって、より大きな負荷がかかるアクスルフレーム１の上側リブ３寄りの部分に厚みをもたせ、アクスルフレーム１全体の強度を上げることができる。

こうして、本発明によれば、アクスルフレーム１は、中央旋回軸１３への取り付け用のボス２の左右両側にのびる上側リブ３と、上側リブ３の下方に間隔をあけて対向配置された下側リブ４と、上側および下側リブ３、４間にのびる壁部分５と、からなる実質上コ字状断面を有し、壁部分５が、その中央がアクスルフレーム１の外側に凸となるように上下方向に沿って畝状に湾曲し、上側リブ３がボスを頂点とする上向きに凸となる山形をなし、下側リブ４がほぼ水平にのび、上側および下側リブ３、４の左右両端部３ａ、４ａがそれぞれ壁部分を越えて互いに平行にのびる構造とされる。
そして、この構造によれば、アクスルフレーム１に、電動式パワーステアリング装置の各ユニットを縦置き配置でアッセンブルすることができ、それによって、ラックシャフト１８（操舵輪１６）および車体のメインフレーム１０間の距離、よって、駆動輪２５および操舵輪１６間の距離が短縮される。この短縮率は、もともと駆動輪２５および操舵輪１６間の距離が短い小型作業車の場合、非常に大きなものとなり、そのため、車体の旋回半径をかなり小さくすることができる。

さらに、本発明によれば、操舵輪１６が左右に最大切れ角まで切られたとき、対応するナックル１５の衝突アーム１５ａがアスクルフレーム１の壁部分５の外側面に当接するようにし、衝突アーム１５ａが当接する壁部分５の領域を凹部７して形成し、凹部７にはストッパ８を固定し、ストッパ８の当接面を凹部７の縁の高さ以下の高さレベルに位置させているので、操舵輪１６の最大切れ角が増大する。

すなわち、本発明によれば、フォークリフト等の作業車の旋回半径をより小さくするとともに、操舵輪の最大切れ角をより大きくすることができ、それによって、より小回りがきく作業車が実現される。

１ アクスルフレーム
２ ボス
３ 上側リブ
３ａ、３ｂ 端部
４ 下側リブ
４ａ、４ｂ 端部
５ 壁部分
５ａ 畝状に湾曲した領域
６ 開口
７ 凹部
８ ストッパ
９ ドレン開口
１０ 車体のメインフレーム
１１ ハンドル
１２ ハンドルシャフト
１３ 中央旋回軸
１４ アクスルフレーム
１５ ナックル
１６ 操舵輪
１７ ハウジング
１８ ラックシャフト
１９ タイロッド
２０ ピニオン
２１ 動力伝達ユニット
２２ モータ
２３ 伝動連結機構
２４ トルクセンサ
２５ 駆動輪

Claims (1)

1. ラック・アンド・ピニオン式操舵機構を有する電動式パワーステアリング装置に備えられ、車体の幅方向にのびるとともに、前記車体のメインフレームの前部または後部に突設された水平な中央旋回軸に対し、上下方向に旋回可能に取り付けられるアクスルフレームであって、
   前記中央旋回軸に取り付けるためのボスが設けられるとともに、前記ボスの左右両側に前記ボスの軸に対して垂直にのびる上側リブと、
   前記上側リブの下方に間隔をあけて、前記上側リブに対向して配置された下側リブと、
   前記上側および下側リブ間にのびる壁部分と、からなる実質上コ字状断面を有し、前記壁部分は、その中央が前記アクスルフレームの外側に凸となるように上下方向に沿って畝状に湾曲し、
   前記上側リブは、前記ボスを頂点とする上向きに凸となる山形をなし、前記下側リブはほぼ水平にのび、前記上側および下側リブの両端部は、それぞれ、前記壁部分を越えて互いに平行にのび、
   前記上側および下側リブと前記壁部分によって囲まれた内側空間に、該空間の長手方向にのびる円筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿通されてスライド可能に案内されるラックシャフトと、前記ラックシャフトに係合するピニオンと、モータと、前記モータおよび前記ピニオン間に配置される動力伝達ユニットと、が取り付けられ、さらに、
   前記上側および前記下側リブの端部間には、操舵輪を支持するナックルが上下方向の軸のまわりに旋回可能に取り付けられ、前記ナックルはタイロッドを介して前記ラックシャフトに連結されるようになっており、
   前記ナックルは、その旋回軸から半径方向に突出する衝突アームを有し、前記操舵輪が左に最大切れ角まで切られたときは、一方の前記ナックルの衝突アームが前記壁部分の外側面に当接し、前記操舵輪が右に最大切れ角まで切られたときには、他方の前記ナックルの衝突アームが前記壁部分の外側面に当接し、
   前記ナックルの衝突アームが当接する前記壁部分の領域は凹部として形成されるとともに、前記凹部にストッパが固定され、前記ストッパの当接面が前記凹部の縁と同じまたはそれよりも低い高さレベルにあることを特徴とするアクスルフレーム。

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