JPH07237549A - 電動式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、特に、組立時の作業効率を良くす
ると共に、構造の簡単な電動式パワーステアリング装置
を提供することを目的とする。 【構成】 本発明による電動式パワーステアリング装置
は、一対のナックル(3)に両端を枢着したボールねじロ
ッド(33)と、ボールねじロッド(33)に螺着したボールね
じ部(34)と、電動モータ(18)の回転力をボールねじ部(3
4)に伝達する歯車機構(35)とを備えた操舵機構部(B)
を、リアアクスル(2)に対して一体に組み付けた構成に
より、電動式パワーステアリング装置の組立時の作業効
率が良くなり、また、電動モータの駆動力をダイレクト
に操舵車輪に伝えることができ、操舵の確実性や安定性
を得ることができ、部品点数を減らすことができるの
で、簡単な構造で安価な電動式パワーステアリングを提
供することができる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動式パワーステアリ
ング装置に関し、特に、電動モータにより操舵車輪を操
舵させるように構成した電動式パワーステアリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は実開昭６２−９４９７１号公報
に開示された従来のフォークリフトの電動式パワーステ
アリング装置の一例を示す斜視図である。

【０００３】図１０において、符号１で示すものは、後
車輪をなす一対の操舵車輪であり、各操舵車輪１間に
は、車体に固定されるリアアクスル２が配設されてい
る。また、各操舵車輪１は、各ナックル３により回転自
在に支持され、各ナックル３は、リアアクスル２の両端
において、略上下方向の軸線のまわりに回動するように
枢着されている。前記リアアクスル２の中央部には、ベ
ルクランク４が上下方向の軸線のまわりに回動自在に支
持され、このベルクランク４は、２本のタイロッド５
ａ，５ｂを介して各ナックル３に接続されている。従っ
て、ベルクランク４の適切な回動量すなわち操舵量を、
タイロッド５ａ，５ｂ及びナックル３を介して、操舵車
輪１に伝えることができる。

【０００４】更に、運転者が操作するステアリングホイ
ール６には、ステアリングシャフト７の一端が固定され
ている。このステアリングシャフト７には、ステアリン
グホイール６に加えられる回転トルクを検出するトルク
検出装置８が配設され、このトルク検出装置８のトルク
検出信号は制御回路９に供給されるようになっている。
前記ステアリングシャフト７と前記リアアクスル２との
間には、制御回路９により制御される電動シリンダ１０
が配設され、この電動シリンダ１０とステアリングシャ
フト７との間には、回転伝達機構１１が設けられてい
る。

【０００５】なお、前記回転伝達機構１１は、ステアリ
ングシャフト７の末端に固着されたかさ歯車１２と、こ
のかさ歯車１２と噛合するかさ歯車１３と、かさ歯車１
３から延びる第１ロッド１４と、ユニバーサルジョイン
ト１５を介して第１ロッド１４に連結された第２ロッド
１６とで主として構成されている。また、前記電動シリ
ンダ１０には、入力軸としての第２ロッド１６と、出力
軸としてのねじ軸１７とが連結され、このねじ軸１７の
先端はベルクランク４に枢着されている。

【０００６】前記電動シリンダ１０の内部には、図１１
に示すように、電動モータ１８の回転軸１９に固定され
た歯車２０が配設され、この回転軸１９は、ジョイント
部２１を介して第２ロッド１６に連結されている。従っ
て、第２ロッド１６の回転力を電動モータ１８により助
成することができる。前記歯車２０は軸駆動ギア２２に
噛合され、この軸駆動ギア２２は、内周面に形成した雌
ねじ部２２ａを介して、ねじ軸１７の雄ねじ部１７ａに
螺着されている。従って、軸駆動ギア２２の回転方向及
び回転量に追従して、ねじ軸１７を前後方向に所定の速
度で往復摺動させることができる。よって、電動モータ
１８の駆動は、ねじ軸１７を所定方向に往復運動させ、
ナックル３の回動量を助成することになる。

【０００７】なお、前記電動モータ１８に供給される電
流の大きさは、制御回路９によって制御され、前記トル
ク検出装置８により検出されたトルクの大きさに対応し
た電流が電動モータ１８に供給されるようになってい
る。また、前記電動シリンダ１０は、支持部２３を介し
て車体（図示せず）に固定され、電動シリンダ１０の落
下を防止している。

【０００８】次に、前述のように構成された従来の電動
式パワーステアリング装置の動作について説明する。先
ず、運転者が、ステアリングホイール６を回転操作する
と、トルク検出装置８が検出したトルクの大きさに対応
する電流が電動モータ１８に供給され、回転軸１９、歯
車２０及び軸駆動ギア２２を介して、ねじ軸１７が軸線
方向に往復運動する。その結果、ベルクランク４が、回
動軸４ａを中心に回動させられると共に、その回動力が
タイロッド５ａ，５ｂを介してナックル３に伝達され
て、ナックル３を、キングピン軸Ａを中心に回動させ
る。従って、ステアリングホイール６の回転操作に応じ
て、電動モータ１８の回転速度及び回転方向を任意に制
御して、操舵車輪１の向きを任意に変えることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電動式パワース
テアリング装置は、以上のように構成されていたため、
次のような課題が存在していた。すなわち、比較的重量
のある電動シリンダ１０は、両側から棒状の第２ロッド
１６及びねじ軸１７が突出すると共に、ステアリングシ
ャフト７と前記リアアクスル２との間に配置させる構成
を有しているため、パワーステアリング装置の組立作業
性が悪く、しかも、ベルクランク４を利用しているた
め、リンク機構が複雑になるといった問題点があった。

【００１０】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、組立時の作業効率を良くす
ると共に、構造の簡単な電動式パワーステアリング装置
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電動式パワーステアリング装置は、操舵車輪を回転自在
に支持すると共に略上下方向の軸線のまわりに回動する
左右一対のナックルと、前記操舵車輪間に配設されると
共に車体に固定されるリアアクスルと、ステアリングホ
イールに加えられる回転トルクを検出するトルク検出装
置と、前記ステアリングホイールの回転量に応じて前記
ナックルの回動量を助成する電動モータと、前記トルク
検出装置の出力信号に対応した大きさの電流を前記電動
モータに供給する制御回路とを備えた電動式パワーステ
アリング装置において、前記一対のナックルに両端を枢
着したボールねじロッドと、前記ボールねじロッドに螺
着したボールねじ部と、前記電動モータの回転力を前記
ボールねじ部に伝達する歯車機構とを備えた操舵機構部
を、前記リアアクスルに対して一体に組み付けた構成で
ある。

【００１２】また、請求項２に係る電動式パワーステア
リング装置は、請求項１のパワーステアリング装置にお
いて、ステアリングホイールに加えられる回転トルクを
歯車機構を介してボールねじ部に伝達するための伝達軸
をリアアクスルに接続されたセンタピンの中に配設した
ものである。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１に記載の電動式パワーステア
リング装置においては、運転者が、ステアリングホイー
ルを回転操作すると、トルク検出装置がステアリングホ
イールに加えられた回転トルクを検出し、この回転トル
クの大きさに対応した電流が制御回路を介して電動モー
タに供給され、この電動モータの回転力を、歯車機構を
介してボールねじ部に伝達し、このボールねじ部の回転
によって、ボールねじロッドを操舵車輪側に移動させ
る。その結果、ボールねじロッドの両端に枢着したナッ
クルは回動し、このナックルの回動に追従して操舵車輪
を回動させることができる。また、ボールねじロッドと
ボールねじ部と歯車機構とを備えた操舵機構部がリアア
クスルに対して一体に組付けられているため、パワース
テアリング装置の組立にあたって、ステアリングホイー
ルに設けた周知のステアリングシャフトと前記操舵機構
部とを、継手を介して複数本の回転可能なロッドで簡単
に連結させることができる。

【００１４】また、請求項２に記載の電動式パワーステ
アリング装置においては、ステアリングホイールに加え
られる回転トルクをボールねじ部に伝達するための伝達
軸がセンタピン内に配設されるため、リアアクスルの組
付けが容易になる。さらに、伝達軸をセンタピン内に配
設することにより、伝達軸が機台の中心線上に位置する
ため、操舵の際に伝達軸によって操舵車輪の向きが妨げ
られることがなくなり、大きな操舵車輪を採用すること
が可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、図面と共に本発明による電動式パワー
ステアリング装置の好適な実施例について詳細に説明す
る。なお、従来例と同一又は同等部分については、同一
符号を用いて説明する。

【００１６】実施例１．図１において、符号１で示すも
のは、一対の後車輪をなすフォークリフトの操舵車輪で
あり、各操舵車輪１間には、車体（図示せず）に固定さ
れるリアアクスル２が配設され、各操舵車輪１は、左右
一対をなすナックル３に対して回転自在に支持されてい
る。なお、リアアクスル２の両端において、各ナックル
３は、キングピン軸Ａ（図２参照）を介して略上下方向
の軸線のまわりに回動するように枢着された軸受部３ａ
と、この軸受部３ａに固着されたアーム部３ｂと、軸受
部３ａから操舵車輪１側に突出すると共に操舵車輪１を
回転支持するスピンドル３ｃとから構成されている。な
お、リアアクスル２には双方の操舵車輪１の中心線上に
センタピン５０が接続されている。

【００１７】更に、運転者が操作するステアリングホイ
ール６には、ステアリングシャフト７の一端が固定さ
れ、ステアリングシャフト７の末端には、トルクセンサ
としてのトルク検出装置８が配設されると共に、かさ歯
車ボックス３０が固定されている。このかさ歯車ボック
ス３０内には、図示しない一対のかさ歯車が収納されて
おり、一方のかさ歯車は、ステアリングシャフト７に連
結され、他方のかさ歯車は第１ジョイント部３１を介し
て第１ロッド１４に連結されている。従って、ステアリ
ングシャフト７の回動を、第１ロッド１４に適切に伝達
することができる。この第１ロッド１４には、ベアリン
グユニットを構成する第２ジョイント部３２を介して、
第２ロッド（伝達軸）１６が連結され、この第２ロッド
は、リアアクスル２内に挿入されて、後述する操舵機構
部Ｂに接続されている。

【００１８】前記操舵機構部Ｂは、図２に示すように、
ナックル３間に配設されると共に、各ナックル３のアー
ム部３ｂにタイロッド５を介して両端が枢着されたボー
ルねじロッド３３を備えている。ボールねじロッド３３
の両端は、それぞれ回転ピンＣを介して対応するタイロ
ッド５の一端部に枢着され、タイロッド５の他端部はそ
れぞれ回転ピンＤを介して対応するナックル３のアーム
部３ｂに枢着されている。このボールねじロッド３３
は、その長さ方向に移動することにより、タイロッド５
を介してキングピン軸Ａを中心にナックル３を回動さ
せ、操舵車輪１を任意の方向に指向させる機能を有して
いる。更に、ボールねじロッド３３の中央には雄ねじ部
３３ａが形成され、この雄ねじ部３３ａは、ボールねじ
部３４の雌ねじ部３４ａに螺着されている。なお、雄ね
じ部３３ａと雌ねじ部３４ａは、周知のボールねじ機構
をなし、極めて滑らかな力伝達を可能にしている。

【００１９】図１に示すように、前記リアアクスル２の
上ビーム２ａと下ビーム２ｂとの間には電動モータ１８
が配設され、この電動モータ１８には、コントローラ９
ａ内に収容された制御回路９を介して、トルク検出装置
８の出力信号に対応した大きさの電流が供給されてい
る。更に、リアアクスル２の上ビーム２ａと下ビーム２
ｂとの間には、電動モータ１８の回転力をボールねじ部
３４に伝達する歯車機構３５が配設され、この歯車機構
３５は、電動モータ１８の出力軸に配設された駆動歯車
３６と、ボールねじ部３４の一端に固定されると共にボ
ールねじロッド３３を挿通させた従動歯車３７と、駆動
歯車３６と従動歯車３７との間に介挿されて所望の減速
を達成するための中間歯車３８とから主として構成され
ている。

【００２０】更に、この中間歯車３８の側面には、第１
かさ歯車３９が固定され、この第１かさ歯車３９は、第
２ロッド１６の先端に配設した第２かさ歯車４０と噛合
している。従って、第２ロッド１６の回転力を、第１か
さ歯車３９及び中間歯車３８を介して、ボールねじ部３
４に伝達することができ、その結果、電動式パワーステ
アリング装置が故障して駆動モータ１８が駆動しない場
合でも、パワーステアリング装置を手動で操作させ、緊
急事態を適切に回避することができる。

【００２１】なお、ボールねじロッド３３とボールねじ
部３４と歯車機構３５とを備えた操舵機構部Ｂは、パワ
ーステアリング装置の組立ての簡便性を考慮して、リア
アクスル２内に一体に組付けられている。具体的には、
図３に示されるように、電動モータ１８のケーシング１
８ａと中間歯車３８の回転軸３８ａの軸受３８ｂとが支
持プレート４１に一体に固定され、この支持プレート４
１が下ビーム２ｂに固設されている。

【００２２】このように構成された上記実施例１の動作
について説明する。まず、運転者が、ステアリングホイ
ール６を任意の方向に回転操作すると、ステアリングシ
ャフト７が回転し、それに伴ってトルク検出装置８がス
テアリングホイール６に加えられた回転トルクを検出す
る。そして、この回転トルクの大きさに対応した電流が
制御回路９を介して電動モータ１８に供給され、駆動歯
車３６を所定の速度で回転させる。その後、この駆動歯
車３６の回転力を、中間歯車３８を介して従動歯車３７
に伝達することにより、ボールねじ部３４を所定の速度
で回転させる。その結果、ボールねじロッド３３は、そ
の長さ方向に所定の速度で移動し、タイロッド５を介し
てキングピン軸Ａを中心にナックル３を回動させること
ができる。従って、ステアリングホイール６の回転操作
に応じて、電動モータ１８の回転速度及び回転方向を任
意に制御して、操舵車輪１を任意の向きに変えることが
できる。

【００２３】実施例２．本発明の実施例２に係る電動式
パワーステアリング装置の要部を図４に示す。なお、前
述の実施例１（図２参照）の構成と同一又は同等な部分
については、同一の符号を付すと共に、その説明は省略
する。この実施例２は、図２に示した実施例１のパワー
ステアリング装置において、本発明の伝達軸となる第２
ロッド１６を両車輪１間の中心線上、すなわちフォーク
リフトの中心線上に配置すると共にこの第２ロッド１６
をリアアクスル２に接続されているセンタピン５０の中
に配設したものである。

【００２４】実施例１では、センタピン５０と第２ロッ
ド１６とが互いに独立して配置されているので、リアア
クスル２を組み付ける際には、図５及び図６に示すよう
に、連結部材２ｃ及び２ｄを用いて、リアアクスル２の
上ビーム２ａと下ビーム２ｂとを接続すると共にセンタ
ピン５０をこのリアアクスル２に接続し、さらに第２ロ
ッド１６をリアアクスル２の外部から内部に通す必要が
ある。これに対して、図４の実施例２では、第２ロッド
１６がセンタピン５０の中に配設されているので、リア
アクスル２の組み付けがより単純で容易なものになる。

【００２５】また、図２に示した実施例１では、第２ロ
ッド１６が一対の操舵車輪１の中心線上ではなく、一方
の操舵車輪１側に偏って配設されている。このため、操
舵車輪１の大きさは、図７に示されるように、操舵車輪
１の向きを変化させたときに操舵車輪１が第２ロッド１
６に当接しないような大きさに限定される。一方、図４
の実施例２では、図８に示されるように、第２ロッド１
６が双方の操舵車輪１の中心線上に配設されているの
で、リアアクスル２の大きさが同じであっても、より大
きな操舵車輪１を使用することが可能となる。

【００２６】実施例３．次に、本発明の実施例３につい
て、図９を参照しつつ説明する。なお、前述の実施例１
及び２の構成と同一又は同等な部分については、同一の
符号を付すと共に、その説明は省略する。

【００２７】この実施例３においては、パワーステアリ
ング装置を手動で操作し、緊急事態を回避する構成が実
施例１及び２と相違している。すなわち、第２ロッド１
６の先端にピニオン４１を固設し、ボールねじロッド３
３から一対の脚部４２ａを介して外方に突出するように
配設されたラック４２に対して、前記ピニオン４１を螺
合させる。このように構成すると、ピニオン４１の歯数
を変えるだけで、様々な重量のフォークリフトに簡単且
つ安価に対応させることができる。例えば、軽量なフォ
ークリフトの場合には、操舵力が小さくて済むため、ピ
ニオン４１の歯数を少なくし、フォークリフトの車体が
重くなるにつれてピニオン４１の歯数を増やすとよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明による電動式パワーステアリング
装置は、以上のように構成されているため、次のような
効果を得ることができる。すなわち、一対のナックルに
両端を枢着したボールねじロッドと、前記ボールねじロ
ッドに螺着したボールねじ部と、電動モータの回転力を
前記ボールねじ部に伝達する歯車機構とを備えた操舵機
構部を、リアアクスルに対して一体に組み付けた構成に
より、電動式パワーステアリング装置の組立時の作業効
率が良くなり、また、従来のようなクランク機構やリン
ク機構を採用しないので、電動モータの駆動力をダイレ
クトに操舵車輪に伝えることができ、操舵の確実性や安
定性を得ることができる。しかも、部品点数を減らすこ
とができるので、簡単な構造で安価な電動式パワーステ
アリングを提供することもできる。そして、電動モータ
をリアアクスル内に収容しているので、車体における重
量バランスが良くなり、しかも、ステアリングシャフト
からリアアクスルまで延びる回転伝達機構としてのロッ
ドの構成を簡素化することができ、ロッドが延びる部分
において、パワーステアリング装置以外の部品をレイア
ウトする際の自由度を増やすことができる。

【００２９】さらに、ステアリングホイールに加えられ
る回転トルクをボールねじ部に伝達するための伝達軸を
センタピン内に配設すれば、リアアクスルの組付けが容
易になると共に、伝達軸が機台の中心線上に位置するた
め、大きな操舵車輪を使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る電動式パワーステア
リング装置を示す斜視図である。

【図２】 実施例１の要部を示す部分切欠平面図であ
る。

【図３】 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であ
る。

【図４】 本発明の実施例２に係る電動式パワーステア
リング装置の要部を示す部分切欠平面図である。

【図５】 実施例１の要部の組み立て図である。

【図６】 図５に示した要部が組み立てられた状態を示
す正面図である。

【図７】 実施例１における操舵の様子を示す平面図で
ある。

【図８】 実施例２における操舵の様子を示す平面図で
ある。

【図９】 本発明の実施例３に係る電動式パワーステア
リング装置の要部を示す部分切欠平面図である。

【図１０】 従来の電動式パワーステアリング装置を示
す斜視図である。

【図１１】 図１０の電動シリンダを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１…操舵車輪、２…リアアクスル、３…ナックル、６…
ステアリングホイール、８…トルク検出装置、９…制御
回路、１６…第２ロッド、１８…電動モータ、３３…ボ
ールねじロッド、３４…ボールねじ部、３５…歯車機
構、５０…センタピン、Ｂ…操舵機構部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵車輪を回転自在に支持すると共に略
   上下方向の軸線のまわりに回動する左右一対のナックル
   と、前記操舵車輪間に配設されると共に車体に固定され
   るリアアクスルと、ステアリングホイールに加えられる
   回転トルクを検出するトルク検出装置と、前記ステアリ
   ングホイールの回転量に応じて前記ナックルの回動量を
   助成する電動モータと、前記トルク検出装置の出力信号
   に対応した大きさの電流を前記電動モータに供給する制
   御回路とを備えた電動式パワーステアリング装置におい
   て、 前記一対のナックルに両端を枢着したボールねじロッド
   と、前記ボールねじロッドに螺着したボールねじ部と、
   前記電動モータの回転力を前記ボールねじ部に伝達する
   歯車機構とを備えた操舵機構部を、前記リアアクスルに
   対して一体に組み付けたことを特徴とする電動式パワー
   ステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記ステアリングホイールに加えられる
   回転トルクを前記歯車機構を介して前記ボールねじ部に
   伝達するための伝達軸を前記リアアクスルに接続された
   センタピンの中に配設したことを特徴とする請求項１に
   記載の電動式パワーステアリング装置。