JPH0714111Y2 - 電動式動力操舵装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案に係る電動式動力操舵装置は、バッテリー式フ
ォークリフト等のフォークリフト、その他の車両の操舵
力を軽減する目的で利用される。

（従来の技術） バッテリー式フォークリフト等の操舵力を軽減する為の
動力操舵装置（パワーステアリング）として、動力源に
電動モータを使用したものが利用されている。

この様な電動式動力操舵装置として従来から、実開昭60
−144572号公報、同61−145071号公報等に開示されてい
る様に、各種構造のものが知られている。

この従来から知られた電動式動力操舵装置は、基本的に
は、第５図に示す様に構成されている。

この第５図に於いて、１は操舵手段であるハンドル、２
はステアリングギヤである。ハンドル１によって捻り方
向に回転駆動されるハンドル軸３とステアリングギヤ２
の入力軸４とは自在継手５により、互いに結合されてい
る。

上記ステアリングギヤ２の出力軸６に基端部を固定した
ピットマンアーム７の先端部には、トルクセンサ12を介
してドラッグロッド８の基端を結合しており、このドラ
ッグロッド８の先端を、駆動ロッド９の中間部に枢着し
ている。この駆動ロッド９は、軸方向に変位する事に伴
なって、車輪に必要な舵角を付与する。上記トルクセン
サ12は、ドラッグロッド８の軸方向に加わるトルクの方
向と大きさとを測定し、測定値を表わす信号を後述する
制御器13に送る機能を有する。

その先端をリンク10に枢着した駆動ロッド９の基端は、
電動式アクチュエータ11に結合されている。車両の進路
変更時には、この電動式アクチュエータ11により駆動ロ
ッド９を押し引きする。従って、ハンドル軸３、自在継
手５、ステアリングギヤ２、ピットマンアーム７、ドラ
ッグロッド８を介して駆動ロッド９を押し引きするハン
ドル１を、軽い力で回転する事が可能となる。

上記電動式アクチュエータ11は、モータ14により捻り方
向に回転駆動される螺子杆と、この螺子杆に螺合したナ
ットとから成る螺子・ナット式等、公知の各種構造のも
のを採用する。

上述の様に構成される従来の電動式動力操舵装置の作用
は、次の通りである。

操舵時にはハンドル１を回転させ、ハンドル軸３、自在
継手５、ステアリングギヤ２、ピットマンアーム７、ド
ラッグロッド８を介して駆動ロッド９を押し引きする。
この駆動ロッド９には、車輪と路面との摩擦等、リンク
10以降の負荷が掛っている為、ドラッグロッド８とピッ
トマンアーム７との間に装着したトルクセンサ12には、
ハンドル１の回転方向と回転速度等に応じたトルクが加
わる。

このトルクの方向と大きさとは、上記トルクセンサ12に
よって検出され、制御器13に送られる。そして、この制
御器13は、上記トルクの方向と大きさとに見合った方向
と駆動力とでモータ14を回転させ、電動式アクチュエー
タ11により駆動ロッド９を押し引きする。

この結果、この駆動ロッド９がリンク10を、枢軸15を中
心として回動させ、このリンク10に一端を枢支した別の
ロッド16を押し引きする。そして、このロッド16の他端
を枢支したナックルアーム17を回動させ、このナックル
アーム17に対して固定された車輪の方向を変化させる。

従って駆動ロッド９は、ドラッグロッド８から伝えられ
る信号により作動する電動式アクチュエータ11の力によ
って押し引きされる。従って、車輪の方向を変える為
に、ハンドル１を回転させるのに要する力が小さくて済
む。

（考案が解決しようとする課題） ところが、上述の様に構成され作用する従来の電動式動
力操舵装置の場合、構造が複雑で、部品点数も多く、組
立作業も面倒になり、電動式電力操舵装置全体としての
価格も嵩む事が避けられなかった。

特に、ステアリングギヤ２としてボール螺子式のものを
使用した場合、小型化が難しく（小型化すると組み付
け、部品加工が難しくなり、コストが嵩む。）設置スペ
ースを要する事にもなる。

本考案の電動式動力操舵装置は、上述の様な不都合を解
消するものである。

（課題を解決するための手段） 本考案の電動式動力操舵装置は、操舵手段により捻り方
向に回転駆動される入力軸と、この入力軸の端部に固定
されたピニオンと、このピニオンと噛合したラックと、
軸方向に変位する事で車輪に舵角を付与する駆動ロッド
と、この駆動ロッドを軸方向に移動させる電動式アクチ
ュエータと、この駆動ロッドの中間部にその先端を結合
した連結ロッドと、この連結ロッドの基端と上記ラック
の一端との間に、これら連結ロッド及びラックに対して
直列に接続され、これら連結ロッド及びラックの軸方向
に加わるトルクを検出するトルクセンサと、このトルク
センサからの信号に基づいて、この電動式アクチュエー
タの駆動方向と駆動力との制御する制御器とを備えてい
る。

（作用） 上述の様に構成される本考案の電動式動力操舵装置の作
用は次の通りである。

操舵手段により入力軸を捻り方向に回転させると、この
入力軸の端部に固定されたピニオンが回転し、ラックを
その長さ方向に移動させる。

ラックの移動に伴ない連結ロッドが駆動ロッドを押し引
きし、この駆動ロッドがその動きを車輪に伝達しようと
するが、車輪に加わっている負荷により、駆動ロッド及
び連結ロッドには軸方向に亙るトルクが加わり、このト
ルクの方向と大きさとが、トルクセンサによって検出さ
れる。

このトルクセンサによる測定値は制御器に送られ、この
制御器により制御される電動式アクチュエータが、タッ
クの移動方向に加わるトルクの方向と大きさとに見合っ
た方向と駆動力とで駆動ロッドを押し引きする。

この結果駆動ロッドは、電動式アクチュエータにより加
えられる力によって押し引きされる。従って、車輪の方
向を変える為に操舵手段を操作する為の力が小さくて済
む。

（実施例） 第１〜３図は本考案の第一実施例を示している。操舵手
段であるハンドル１により捻り方向に回転駆動されるハ
ンドル軸３の下端部には、自在継手５を介して入力軸18
の一端部が固定されており、この入力軸18の他端部に固
定されたピニオン19が、シリンダケーシング20に内装さ
れたラック21と噛合している。

車体に固定されたシリンダケーシング20に内装されたラ
ック21は、その長さ方向（第１図の略左右方向、第２図
の上下方向）に移動自在である。このラック21の一端21
aは、シリンダケーシング20から突出している。そして
この一端21aには、トルクセンサ12の一端が接続されて
おり、このトルクセンサ12の他端は、ボールジョイント
22を介して、連結ロッド23の基端に接続している。24
a、24bは、蛇腹状の防塵ブーツで、シリンダケーシング
20の一端部外周面とボールジョイント22の外周面との
間、及びシリンダケーシング20の他端部外周面とラック
21の端部との間に、それぞれ掛け渡す様にして設け、こ
の間部分に設けたトルクセンサ12やシリンダケーシング
20から突出したラック21に、塵芥や雨水が付着するのを
防止する。

上記連結ロッド23の先端部は、電動式アクチュエータ11
（第５図参照）を付設して駆動ロッド９の中間部に枢支
して、前記ラック21の動きを駆動ロッド９に伝達自在と
している。

上述の様に、ラック21と連結ロッド23との間に直列に接
続され、ラック21の移動方向に加わるトルクの方向と大
きさとを測定するトルクセンサ12としては、従来から知
られた各種構造のものが使用可能であるが、例えば特願
昭62−99923号に開示された、第３図に示した様な構造
のものが、好ましく使用出来る。

この第３図に示したトルクセンサ12は、１対の環体25、
26を、筒状のケーシング33内に互いに間隔をあけて、若
干の移動自在に配置すると共に、この１対の環体25、26
の間に圧縮ばね27を設け、両環体25、26の間隔を弾性的
に広げようとする弾力を付与している。ボールジョイン
ト22を構成するジョイントピン28の一部は、上記ケーシ
ング33内に挿入されて、上記圧縮ばね27の内側を貫通し
ており、このジョイントピン28の外周面に形成した段部
29とこのジョイントピン28の端部外周面に螺着したナッ
ト30とで、上記１対の環体25、26を挟んでいる。

この為、ジョイントピン28が何れの方向に移動しようと
した場合にも、その移動トルクに応じた量だけ、上記圧
縮ばね27が弾性的に圧縮されると同時に、ジョイントピ
ン28とケーシング33との相対的位置関係が変化する。ジ
ョイントピン28の端面には、変位計31の端子32が接触し
ており、ジョイントピン28のケーシング33に対する移動
量（圧縮ばね27の圧縮量、即ち移動トルク）と移動方向
とを、両部材28、33同士の変位量として検出する様にし
ている。

この様に構成されるトルクセンサ12による測定値（変位
計31が検出するジョイントピン28の変位量）を表わす信
号は制御器13（図５参照）に入力している。この制御器
13は、駆動ロッド９を駆動する為の電動式アクチュエー
タ11の駆動方向と駆動力とを制御するもので、この電動
式アクチュエータ11により上記駆動ロッド９を、ラック
21に加わるトルクの方向と大きさとに応じ、適正な方向
と駆動力とで押し引きする。

上述の様に構成される本考案の電動式動力操舵装置に於
いて、ハンドル１を回転させ、ハンドル軸３、自在継手
５を介して入力軸18を捻り方向に回転させると、この入
力軸18の端部に固定されたピニオン19が回転し、シリン
ダケーシング20内に設けられたラック21を、その長さ方
向、即ち、第１図の略左右方向に移動させる。

ラック21の移動に伴ない、トルクセンサ12、ボールジョ
イント22、連結ロッド23を介して駆動ロッド９が押し引
きされ、この駆動ロッド９がリンク10、別のロッド16、
ナックルアーム17（何れも第５図参照）を介して車輪の
向きを変えようとする。

これと同時に、ラック21とボールジョイント22との間に
設けたトルクセンサ12を構成する圧縮ばね27が、何れか
の方向に圧縮され、この結果として、ラック21と連結ロ
ッド23とに加わるトルクの方向と大きさとが、変位計31
が検出するジョイントピン28の変位量として測定され
る。

この様にしてトルクセンサ12によって測定された、ラッ
ク21に加わるトルクの方向と大きさとを表わす値は、制
御器13に送られ、この制御器13は、上記トルクの方向と
大きさとに見合った方向と駆動力とでモータ14（第５
図）を回転させ、このモータ14を組み込んだ電動式アク
チュエータ11により、駆動ロッド９を押し引きする。駆
動ロッド９の軸方向に亙る移動により、ラック21の軸方
向と、連結ロッド23の軸方向との相対的位置関係が変化
するが、この変化に応じてボールジョイント22が変位す
る為、ラック21から駆動ロッド９への力の伝達は、常に
安定して行なわれる。

この結果、車輪の方向を変える為の駆動ロッド９は、電
動式アクチュエータ11により加えられる力によって押し
引きされ、車輪の方向を変える。

この為、ハンドル１を回転させる力が小さくても、車輪
の方向を変える事が可能となって、フォークリフト等の
車両の方向変更時に要する操舵力の軽減を図る事が出来
る。

次に、第４図は本考案の第二実施例を示している。

本実施例の場合、上記第一実施例の場合に於けるボール
ジョイント22を省略し、代りに、ラック21を収納したシ
リンダケーシング20を、軸34部分に於いて、揺動自在に
支持している。

この為、駆動ロッド９（第４図には省略。第１図参
照。）の軸方向に亙る移動により、ラック21の中心軸
と、駆動ロッド９の中心軸との相対的位置関係が変化し
た場合、この変化に応じてシリンダケーシング20が軸34
の枢着部分を中心として揺動し、ラック21から駆動ロッ
ド９への力の伝達が安定して行なわれる様にする。

その他の構成及び作用に就いては、前述した第一実施例
の場合と同様である。

（考案の効果） 本考案の電動式動力操舵装置は、以上に述べた通り構成
され作用する為、比較的簡単な構造で安価に製作する事
が可能となり、電動式動力操舵装置の小型化、並びに価
格低減を図る事が可能となる。

又、構造が簡単である為、車両への組み付け作業も容易
になり、且つ故障が少なくなって、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案の第一実施例を示しており、第１図
は電動式アクチュエータと車輪の懸架部分とを省略した
状態で示す斜視図、第２図はラックとトルクセンサとの
装着部分を示す部分断面図、第３図はトルクセンサの１
例を示す断面図、第４図は本考案の第二実施例を示す、
第１図と同様の斜視図、第５図は従来の電動式動力操舵
装置の全体構成を示す斜視図である。 1:ハンドル、2:ステアリングギヤ、3:ハンドル軸、4:入
力軸、5:自在継手、6:出力軸、7:ピットマンアーム、8:
ドラッグロッド、9:駆動ロッド、10:リンク、11:電動式
アクチュエータ、12:トルクセンサ、13:制御器、14:モ
ータ、15:枢軸、16:ロッド、17:ナックルアーム、18:入
力軸、19:ピニオン、20:シリンダケーシング、21:ラッ
ク、21a:一端、22:ボールジョイント、23:連結ロッド、
24a、24b:防塵ブーツ、25、26:環体、27:圧縮ばね、28:
ジョイントピン、29:段部、30:ナット、31:変位計、32:
端子、33:ケーシング、34:軸。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵手段により捻り方向に回転駆動される
   入力軸と、この入力軸の端部に固定されたピニオンと、
   このピニオンと噛合したラックと、軸方向に変位する事
   で車輪に舵角を付与する駆動ロッドと、この駆動ロッド
   を軸方向に移動させる電動式アクチュエータと、この駆
   動ロッドの中間部にその先端を結合した連結ロッドと、
   この連結ロッドの基端と上記ラックの一端との間に、こ
   れら連結ロッド及びラックに対して直列に接続され、こ
   れら連結ロッド及びラックの軸方向に加わるトルクを検
   出するトルクセンサと、このトルクセンサからの信号に
   基づいて、この電動式アクチュエータの駆動方向と駆動
   力とを制御する制御器とを備えた電動式動力操舵装置。