JP7294257B2

JP7294257B2 - 産業車両のアクスル用シリンダブーツ

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Publication number: JP7294257B2
Application number: JP2020116801A
Authority: JP
Inventors: 陽敬河瀬
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2040-07-07
Also published as: JP2022014492A; US11724541B2; CN113915192A; EP3936743B1; EP3936743A1; US20220009282A1

Description

この発明は、産業車両のアクスル用シリンダブーツに関する。

産業車両のアクスル用シリンダブーツに関係する従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された産業車両用のシリンダカバーが知られている。特許文献１に開示された産業車両用のシリンダカバーは、フォークリフトの相対移動するステアリングナックルのロッド連結側ナックルアームと車体のリヤアクスルビームとの間に架設されたステアリングシリンダのシリンダロッドを保護する。このカバー部材が、ステアリングシリンダのシリンダロッドの伸縮動作に応じて伸縮変形可能に張設される。

特許文献１に開示された産業車両用のシリンダカバーによると、フォークリフトの相対移動するステアリングナックルのロッド連結側ナックルアームと車体のリヤアクスルビームとの間に張設された幕状のカバー部材により、ステアリングシリンダのシリンダロッドを石ころ、泥埃等の有害物から保護することができる。また、幕状をなしかつステアリングシリンダの伸縮方向に関して伸縮変形可能な弾性を有するカバー部材であるため、ステアリングシリンダのシリンダロッドへ飛来する有害物を遮断する側すなわち後側に幕状にコンパクトに配置することが可能であり、配置スペースを狭小化することができる。

また、別の従来技術として、産業車両におけるシリンダのシリンダロッド等を覆うことにより雨水や塵埃等から保護するシリンダブーツを可動側の部材に取付けるシリンダブーツの取付構造が開示されている（特許文献２を参照）。

特開２００６－１６０１５１号公報登録実用新案第３１４４０２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された産業車両用のシリンダカバーは、シリンダロッドを覆う部材ではないため、異物に対するシリンダロッドの保護という点では、特許文献２に開示されたシリンダロッド等を覆うシリンダブーツよりも劣ると言える。

ところで、産業車両では、操舵輪の操舵角度が閾値を超えたか否かを検出する場合がある。この場合、例えば、図７に示すように、車体９１が備えるアクスルビーム９２に検知センサ９３を設け、アクスルビーム９２にキングピン９４を介して回動可能なステアリングナックル９５に被検知体９６を設ければよい。操舵に応じてシリンダロッド９７が伸縮すると、ステアリングナックル９５が回動し、検知センサ９３が被検知体９６を検知することで、検知信号を発信し、これにより操舵輪の操舵角度が閾値を超えたか否かが検出される。しかしながら、ステアリングナックル９５に被検知体９６を取り付けるためのステアリングナックル９５の加工や被検知体９６の取り付けのためのブラケット等の部材が必要である。また、検知センサ９３や被検知体９６は、汚れ易く路面から飛び跳ねる石等の異物と干渉し易い位置に設けられている。因みに、特許文献２のシリンダブーツの取付構造は、単にシリンダブーツの組付け性を向上させる技術にすぎない。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、シリンダロッドを保護するとともに操舵角度の検出のための被検知体として機能する産業車両のアクスル用シリンダブーツの提供にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、アクスルビームと、前記アクスルビームに回動可能に支持されるステアリングナックルと、に連結され、前記ステアリングナックルを回動させる操舵用油圧シリンダのシリンダロッドを覆う産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、前記シリンダロッドを覆い、前記シリンダロッドのストロークに応じて収縮する収縮部を有するシリンダブーツ本体と、前記シリンダブーツ本体の一方の端部側に設けられ、前記シリンダロッドの先端部と固定されるロッド側固定部と、前記シリンダブーツ本体の他方の端部側に設けられ、前記操舵用油圧シリンダが備えるシリンダ本体と固定されるシリンダ側固定部と、前記シリンダロッドの伸縮方向に変位し、前記アクスルビームに設けた検知センサにより検知される被検知部と、を備えることを特徴とする。

本発明では、アクスル用シリンダブーツは、操舵用油圧シリンダのシリンダロッドを覆うのでシリンダロッドを保護する。また、アクスル用シリンダブーツは被検知部が備えられているので、アクスルビームに設けた検知センサは、シリンダロッドの伸縮によって変位する被検知体を検知する。アクスル用シリンダブーツはシリンダロッドを確実に保護できるとともに、検知センサが検知する被検知体として機能することができる。よって、被検知体をステアリングナックル等に別に設ける必要がないことから、アクスルの部品点数の削減に寄与するほかアクスルにおける省スペース化を可能とする。

また、上記の産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、前記被検知部はシリンダブーツ本体の周方向にわたって形成されている構成としてもよい。
この場合、被検知部がシリンダブーツ本体の周方向にわたって形成されているので、シリンダブーツのシリンダロッドへの装着の際に、シリンダロッドに対する周方向の位置合わせをする必要がない。また、シリンダロッドが軸心を中心として回転しても被検知部は検知センサによる検知を可能とする。

また、上記の産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、前記シリンダロッドの先端部と前記ロッド側固定部とは圧入により固定されている構成としてもよい。
この場合、シリンダロッドの先端部とロッド側固定部とは圧入により固定されているので、固定するための手段や部材を別に設ける必要がなく、アクスルにおける部品点数を抑制することができる。

また、上記の産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、前記被検知部は、前記検知センサにより非接触で検知される構成としてもよい。
この場合、被検知部が検知センサにより非接触で検知されるので、被検知部がシリンダロッドと接触することはなく、シリンダロッドの伸縮を妨げることはない。

また、上記の産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、前記被検知部は、金属コーティングにより形成され、前記検知センサにより非接触で検知される被検知面を有する構成としてもよい。
この場合、被検知部は金属コーティングにより形成される被検知面を有するので、検知センサとして近接センサを用いることができる。また、金属コーティングにより反射面を形成するので、シリンダブーツ本体の材料に関わらず金属の被検知面を形成することができる。

本発明によれば、シリンダロッドを保護するとともに操舵角度の検出のための被検知体として機能する産業車両のアクスル用シリンダブーツを提供することができる。

本発明の実施形態に係るトーイングトラクターの側面図である。本発明の実施形態に係るフロントアクスルの正面図である。本発明の実施形態に係るフロントアクスルの一部を破断して示す要部正面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係るシリンダブーツの斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係るシリンダブーツの縦断面図である。（ａ）は操舵角度が０°のときのシリンダブーツの正面図であり、（ｂ）は検知センサがフランジ部を検知したときのシリンダブーツの正面図である。（ａ）は別例１に係るシリンダブーツの斜視図であり、（ｂ）は別例２に係るシリンダブーツの斜視図である。従来技術に係るアクスルビームの検知センサとステアリングナックルの被検知体を示す正面図である。

以下、本発明の実施形態に係る産業車両のアクスル用シリンダブーツについて図面を参照して説明する。本実施形態では、産業車両としてのトーイングトラクターに適用した例である。なお、方向を特定する「前後」、「左右」および「上下」については、トーイングトラクターのオペレータが運転席の運転シートに着座して、トーイングトラクターの前進側を向いた状態を基準として示す。

図１に示すように、牽引車としてのトーイングトラクター１０の車体１１の中央付近には運転席１２が設けられており、車体１１における運転席１２の前方にはバッテリ１３が収容されている。車体１１の前部には前輪としての操舵輪１４が設けられ、車体１１の後部には後輪としての駆動輪１５が設けられている。車体１１には、走行駆動力を生じる走行用の駆動装置としての走行モータ１６が設けられている。走行モータ１６と駆動輪１５との間には、走行モータ１６の走行駆動力は駆動輪１５へ伝達する動力伝達機構（図示せず）が設けられている。本実施形態のトーイングトラクター１０は、車体１１に搭載されたバッテリ１３の電力により走行するバッテリ式のトーイングトラクターである。

車体１１における運転席１２には、オペレータが着座可能な運転シート１７が左右に並設されている。図１では一方の運転シート１７のみが示されている。運転シート１７の前方には、ハンドルコラム１８が設けられている。ハンドルコラム１８には操舵輪１４の操舵角を変更するためのステアリングホイール１９が装着されている。

運転シート１７の前方の床面には、アクセルペダル２１が設けられている。トーイングトラクター１０は、オペレータによるアクセルペダル２１の踏み込み量に応じた車速となるように走行モータ１６の駆動を制御する。車体１１における運転シート１７の下方には、トーイングトラクター１０の各種制御を行うコントローラ２２が搭載されている。

車体１１の後部には、台車等の被牽引車を連結するドローバ装置２４が設けられている。運転シート１７の後方にはドローバ操作レバー２５が設けられている。オペレータによるドローバ操作レバー２５の操作により、ドローバ装置２４に対する被牽引車の連結又は連結解除が行われる。ドローバ操作レバー２５は、オペレータが運転シート１７に着座した状態で、オペレータの手が届く範囲に設けられている。

図２に示すように、車体１１の前部には、操舵輪１４を備えるフロントアクスル２６が備えられている。フロントアクスル２６におけるフロントアクスルビーム２７は、左右方向に延設された基板３１を備えている。基板３１の上部には上板３２が設けられ、基板３１の下部には下板３３が設けられている。上板３２および下板３３は基板３１に溶接により固定されており、上板３２および下板３３の板面は互いに平行である。基板３１の前部には、上板３２と下板３３を接続する接続板３４が設けられている。フロントアクスルビーム２７の長手方向は幅方向と一致し、基板３１の幅方向における中心にはセンターピン３５が挿通されている。フロントアクスルビーム２７はセンターピン３５により車体１１と連結されている。

フロントアクスルビーム２７の左右の端部には、ステアリングナックル３６が備えられている。ステアリングナックル３６は、支持部材としての上部ボス部３７および下部ボス部３８に挿通されたキングピン３９を介して左右に回動可能に支持されている。一対のステアリングナックル３６の形状は、互いに左右対称である。

図３に示すように、ステアリングナックル３６は、上下方向に形成されたキングピン３９と、キングピン３９から車体１１の左右方向外側へ突出するホイールスピンドル４０と、前方へ突出するナックルアーム４１と、を有している。キングピン３９の上端部はステアリングナックル３６から上方へ突出し、キングピン３９の下端部はステアリングナックル３６から下方へ突出している。ステアリングナックル３６のホイールスピンドル４０には、操舵輪１４がハブ４２を介して回転自在に支持されている。ナックルアーム４１の先端部には、連結ピン４３を介して上下一対のタイロッド４４の一端が回動可能に連結されている。タイロッド４４は、次に説明する操舵用油圧シリンダ４５とステアリングナックル３６とを連結する部材である。

図２に示すように、フロントアクスルビーム２７には、操舵用油圧シリンダ（以下、単に「油圧シリンダ」と表記する）４５が取り付けられている。油圧シリンダ４５は、図示されない油圧回路における作動油の供給を受けて作動する復動式の油圧シリンダである。油圧シリンダ４５のシリンダ本体４６はボルト（図示せず）等によって基板３１に固定されている。シリンダ本体４６の内部は、ピストン（図示せず）により２つの部屋に区画されている。ピストンには、ピストンから左右に延び、シリンダ本体４６から左右へそれぞれ突出するシリンダロッド４７、４７が連結されている。シリンダロッド４７は油圧シリンダ４５の作動により左右方向へ伸縮する。シリンダロッド４７の先端部４８は、タイロッド４４の他端と連結ピン４９を介して回動可能に連結されている（図３を参照）。

シリンダロッド４７には、シリンダロッド４７を保護するためのフロントアクスル用シリンダブーツ（以下、単に「シリンダブーツ」と表記する）５０が装着されている。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、シリンダブーツ５０は、シリンダブーツ本体５１と、ロッド側固定部５２と、シリンダ側固定部５３と、フランジ部５４と、を備える。

シリンダブーツ本体５１はゴム材料に形成されており可撓性を有している。シリンダブーツ本体５１は、シリンダロッド４７を覆う円筒部５５と、円筒部５５の端部から軸方向（軸心Ｐ方向）へ延在する蛇腹状筒部５６と、を有している。蛇腹状筒部５６は、シリンダロッド４７の伸縮のストロークを吸収するための蛇腹状の筒部である。シリンダブーツ５０がシリンダロッド４７に装着された状態では、円筒部５５は先端部４８側に位置し、蛇腹状筒部５６はシリンダ本体４６側に位置する。

シリンダブーツ本体５１の一方の端部には、ロッド側固定部５２が設けられている。ロッド側固定部５２は、シリンダブーツ本体５１の端部の内周面に固定されたリング部材５７を備えている。ロッド側固定部５２とシリンダロッド４７の先端部４８とは圧入により固定されている（図３を参照）。図４（ｂ）に示すように、シリンダブーツ本体５１の他方の端部である蛇腹状筒部５６の端部には、シリンダ側固定部５３が設けられている。シリンダ側固定部５３は、シリンダ本体４６のシリンダロッド４７側の端部に係止可能な係止部材５８を備えている。なお、図４（ａ）では係止部材５８の図示を省略している。

ロッド側固定部５２の径方向外側には、円筒部５５の外径よりも大きな外径を有するフランジ部５４が形成されている。フランジ部５４はシリンダブーツ本体５１の周方向にわたって形成されている。フランジ部５４はシリンダロッド４７の伸縮によってシリンダロッド４７の伸縮方向（軸心Ｐ方向）に変位する。フランジ部５４は、次に説明する検知センサ６０により検知される被検知部に相当する。フランジ部５４の外周面には光の反射を可能とする反射面５９が形成されている。

図３に示すように、フロントアクスルビーム２７の上板３２の下面には、シリンダロッド４７が所定のストロークを超えたことを検知する検知センサ６０がブラケット６１を介して取り付けられている。検知センサ６０は、反射式の光学センサであり、図示はされないが発光部および受光部を備えており、非接触によりフランジ部５４を検知する。シリンダロッド４７の収縮によりフランジ部５４が検知センサ６０と近接すると、発光部からのセンサ光がフランジ部５４の反射面５９で反射し、受光部が反射光を検知することで検知信号がコントローラ２２へ伝達する。

シリンダロッド４７の伸縮と操舵輪１４の操舵角度は比例する関係にあることから、コントローラ２２は、検知信号を受けて所定の操舵角を超えたことを検出する。検知センサ６０の上板３２における取付位置は、検出を意図する所定の操舵角に対応するようにフランジ部５４の位置に合わせて決めればよい。

次に、本実施形態のシリンダブーツ５０の作用について説明する。トーイングトラクター１０が直進するとき、図５（ａ）に示すように、操舵角度が０°の状態である。操舵角度が０°の場合、シリンダロッド４７は伸長した状態であり、シリンダブーツ５０のフランジ部５４は検知センサ６０よりも右方（タイロッド４４側）に位置する。したがって、検知センサ６０は被検知部であるフランジ部５４を検知せず、検知センサ６０から検知信号は発信されない。なお、検知センサ６０からのセンサ光の向きを矢印により示す。

次に、左へ向かう操舵により油圧シリンダ４５が作動すると、右の操舵輪１４を操舵するシリンダロッド４７が収縮し、シリンダロッド４７の収縮に伴い、フランジ部５４がシリンダ本体４６側へ移動する。フランジ部５４の移動とともに蛇腹状筒部５６は収縮する方向に変形する。図５（ｂ）に示すように、フランジ部５４が検知センサ６０と接近すると、検知センサ６０はフランジ部５４を検知する。検知センサ６０がフランジ部５４を検知することにより、検知センサ６０から検知信号が発信され、検知信号はコントローラ２２へ伝達される。コントローラ２２は、検知信号の伝達を受けて、操舵角度が所定の操舵角度を超えたことを検出する。なお、右の操舵輪１４を操舵するシリンダロッド４７が収縮するとき、左の操舵輪１４を操舵するシリンダロッド４７は、フランジ部５４が操舵角度０°のときよりも左の操舵輪１４へ近づくように伸長する。

本実施形態に係るシリンダブーツ５０は以下の作用効果を奏する。
（１）シリンダブーツ５０は、操舵用油圧シリンダ４５のシリンダロッド４７を覆うのでシリンダロッド４７を保護する。また、シリンダブーツ５０は被検知部としてのフランジ部５４が備えられているので、フロントアクスルビーム２７に設けた検知センサ６０は、シリンダロッド４７の伸縮により変位するフランジ部５４を検知する。シリンダブーツ５０はシリンダロッド４７を確実に保護できるとともに、検知センサ６０が検知する被検知体として機能することができる。よって、被検知体をステアリングナックル３６等に別に設ける必要がないことから、フロントアクスル２６の部品点数の削減に寄与するほかフロントアクスル２６における省スペース化を可能とする。

（２）フランジ部５４はシリンダブーツ本体５１の周方向にわたって形成されている。このため、シリンダブーツ５０のシリンダロッド４７への装着の際に、シリンダロッド４７に対する周方向の位置合わせをする必要がない。また、シリンダロッド４７が軸心Ｐを中心として回転してもフランジ部５４は検知センサ６０による検知を可能とする。

（３）シリンダロッド４７の先端部４８とロッド側固定部５２とは圧入により固定されている。このため、シリンダロッド４７の先端部４８とロッド側固定部５２とを固定するための手段や部材を別に設ける必要がなく、フロントアクスル２６における部品点数を抑制することができる。

（４）フランジ部５４は、検知センサ６０により非接触で検知される。このため、フランジ部５４がシリンダロッド４７と接触することはなく、シリンダロッド４７の伸縮を妨げることはない。

（５）フランジ部５４は、検知センサ６０からのセンサ光を反射する反射面５９を有する。このため、検知センサ６０としてセンサ光を投光して反射光を検知する反射型の光学式センサを用いることができる。また、反射面５９を形成する場合、シリンダブーツ本体５１の材料に関わらず被検知部を形成することができる。

（６）シリンダブーツ５０は被検知部としてのフランジ部５４が備えられているので、検知センサ６０がフロントアクスルビーム２７の上板３２、下板３３および基板３１に囲われた空間内に設置される。このため、検知センサ６０およびフランジ部５４は汚れ難く、走行時に跳ね上げられる石等の異物との干渉も生じ難く、検知センサ６０およびフランジ部５４の耐久性を向上することができる。

次に、別例１に係るシリンダブーツ７０について説明する。図６（ａ）に示す別例１に係るシリンダブーツ７０は、フランジ部５４の外周面７１が被検知面として金属コーティングにより形成されている。別例１に係るシリンダブーツ７０を用いることで、検知センサ６０を光学センサに代えて近接センサを用いることができる。例えば、被検知面である外周面７１が金属であることで、外周面７１の近接による磁気損失を検出する誘導式近接センサを用いることができる。

次に、別例２に係るシリンダブーツ８０について説明する。図６（ｂ）に示す別例２に係るシリンダブーツ８０では、被検知部は、シリンダブーツ本体５１の周方向にわたって形成されるフランジ部ではなく、検知センサ６０と対向可能な突起部８１としている。突起部８１は、シリンダブーツ本体５１におけるロッド側固定部５２側の外周面に形成されている。突起部８１はシリンダロッド４７の伸縮によってシリンダロッド４７の軸方向に変位する。別例２に係るシリンダブーツ８０によれば、シリンダブーツ８０の軽量化および材料低減を可能とする。

本発明は、上記の実施形態（別例を含む）に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。

○ 上記の実施形態（別例を含む）では、アクスル用シリンダブーツにおける被検知部およびロッド側固定部がシリンダロッドの軸方向においてほぼ同じ位置としたが、これに限らない。アクスル用シリンダブーツにおける被検知部およびロッド側固定部がシリンダロッドの軸方向において互いに異なる位置であってもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、アクスル用シリンダブーツにおけるロッド側固定部とシリンダロッドの先端部とが圧入によって固定されたが、これに限定されない。アクスル用シリンダブーツにおけるロッド側固定部とシリンダロッドの先端部とは、例えば、ボルトを用いて固定されてもよく、圧入以外の固定手段を用いてよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、シリンダブーツ本体における収縮部としての蛇腹状筒部としたがこれに限定されない。シリンダブーツ本体における収縮部は、シリンダロッドのストロークに応じて収縮することが可能であれば、その形状は自由である。また、シリンダブーツ本体における収縮部は、シリンダブーツ本体の一部でも全体であってもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、アクスル用シリンダブーツにおける被検知部を非接触により検知する検知センサを用いたが、これに限らない。検知センサは、リミットスイッチのような被検知部と接触することにより被検知部を検知する接触式のセンサであってもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、フランジ部又は突起部がシリンダブーツ本体と一体形成されたが、これに限定されない。フランジ部又は突起部は、シリンダブーツ本体と別部材とし、シリンダブーツ本体に取り付けるようにしてもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、産業車両としてのトーイングトラクターについて例示したが、産業車両はトーイングトラクターに限定されず、例えば、フォークリフトでもよい。フォークリフトの場合は、本発明のアクスル用シリンダブーツはリヤアクスルにおける操舵用油圧シリンダのシリンダロッドに装着される。

１０トーイングトラクター
１１、９１車体
１４操舵輪（前輪）
１５駆動輪（後輪）
２４ドローバ装置
２６フロントアクスル
２７フロントアクスルビーム
３６、９５ステアリングナックル
３９、９４キングピン
４１ナックルアーム
４４タイロッド
４５操舵用油圧シリンダ
４６シリンダ本体
４７、９７シリンダロッド
５０、７０、８０アクスル用シリンダブーツ
５１シリンダブーツ本体
５２ロッド側固定部
５３シリンダ側固定部
５４フランジ部（被検知部）
５５円筒部
５６蛇腹状筒部（収縮部）
５７リング部材
５９反射面
６０、９３検知センサ
６１ブラケット
７１外周面（被検知面）
８１突起部（被検知部）

Claims

アクスルビームと、前記アクスルビームに回動可能に支持されるステアリングナックルと、に連結され、前記ステアリングナックルを回動させる操舵用油圧シリンダのシリンダロッドを覆う産業車両のアクスル用シリンダブーツにおいて、
前記シリンダロッドを覆い、前記シリンダロッドのストロークに応じて収縮する収縮部を有するシリンダブーツ本体と、
前記シリンダブーツ本体の一方の端部側に設けられ、前記シリンダロッドの先端部と固定されるロッド側固定部と、
前記シリンダブーツ本体の他方の端部側に設けられ、前記操舵用油圧シリンダが備えるシリンダ本体と固定されるシリンダ側固定部と、
前記シリンダロッドの伸縮方向に変位し、前記アクスルビームに設けた検知センサにより検知される被検知部と、を備えることを特徴とする産業車両のアクスル用シリンダブーツ。
前記被検知部はシリンダブーツ本体の周方向にわたって形成されていることを特徴とする請求項１記載の産業車両のアクスル用シリンダブーツ。
前記シリンダロッドの先端部と前記ロッド側固定部とは圧入により固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の産業車両のアクスル用シリンダブーツ。
前記被検知部は、前記検知センサにより非接触で検知されることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項記載の産業車両のアクスル用シリンダブーツ。
前記被検知部は、金属コーティングにより形成され、前記検知センサにより非接触で検知される被検知面を有することを特徴とする請求項４記載の産業車両のアクスル用シリンダブーツ。