(57)【要約】【課題】機能確実でしかも構造が単純なステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置であって、ステアリングハンドルが設けられていて、該ステアリングハンドルが、回転可能に支承されていて電気式のステアリング信号発信器と作用結合されているステアリングシャフトに固定されており、該ステアリングシャフトに作用しかつ操舵力を生ぜしめる操舵力シミュレータが設けられていて、該操舵力シミュレータが摩擦ブレーキとして形成されている形式のものにおいて、操舵力シミュレータが軸方向可動のピストン４を有していて、該ピストンが、少なくとも１つの摩擦面対の面圧を制御するために軸方向において力負荷可能である。【選択図】図１
2004249983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリング装置であって、ステアリングハンドルが設けられていて、該ステアリングハンドルが、回転可能に支承されていて電気式のステアリング信号発信器と作用結合されているステアリングシャフトに固定されており、該ステアリングシャフトに作用しかつ操舵力を生ぜしめる操舵力シミュレータが設けられていて、該操舵力シミュレータが摩擦ブレーキとして形成されている形式のものにおいて、操舵力シミュレータが軸方向可動のピストン（４）を有していて、該ピストン（４）が、少なくとも１つの摩擦面対の面圧を制御するために軸方向において力負荷可能であることを特徴とするステアリング装置。
【請求項２】
摩擦面対が円錐形に形成されている、請求項１記載のステアリング装置。
【請求項３】
摩擦面が金属製である、請求項２記載のステアリング装置。
【請求項４】
操舵力シミュレータが円錐凸設部（２ａ）と、ピストン（４）の端面に配置された円錐凹設部（４ａ）とを有していて、該円錐凹設部（４ａ）が円錐凸設部（２ａ）を受容するために形成されている、請求項２又は３記載のステアリング装置。
【請求項５】
円錐凸設部（２ａ）がステアリングシャフト（２）の下端部に一体成形されている、請求項４記載のステアリング装置。
【請求項６】
操舵力シミュレータが、ピストン（４）と作用結合していてプレロードもしくは予負荷を生ぜしめる手段と、運転力を生ぜしめる手段とを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項７】
運転力がプレロードもしくは予負荷と同じ方向に作用するようになっている、請求項６記載のステアリング装置。
【請求項８】
運転力がプレロードもしくは予負荷とは逆方向に作用するようになっている、請求項６記載のステアリング装置。
【請求項９】
ばね、特に圧縮ばね（５）が、プレロードもしくは予負荷を生ぜしめる手段として設けられている、請求項６から８までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項１０】
ピストン（４）が液圧式に負荷可能である、請求項６から９までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項１１】
ピストン（４）が機械式に、特に電気機械式に負荷可能である、請求項６から９までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項１２】
ピストン（４）に電磁石（８）が作用結合されていて、該電磁石（８）が制御及び／又は調整装置に接続されている、請求項１１記載のステアリング装置。
【請求項１３】
ピストン（４）の、摩擦面とは反対の側に、圧縮ばねとピストンロッド（１０）とが接触しており、該ピストンロッド（１０）の、ピストン（４）から離れている方の端部が、枢着的に支承されたレバー（９）の第１のレバーアーム（９ａ）と連結されていて、レバー（９）の第２のレバーアーム（９ｂ）が電磁石（８）と結合されている、請求項１２記載のステアリング装置。
【請求項１４】
操舵力シミュレータによって生ぜしめられた操舵力が、ステアリングシャフト（２）の回転速度及び／又は少なくとも１つの操舵される車輪の角度位置に関連して、制御可能である、請求項１から１３までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項１５】
ピストン（４）がハウジング（３）内に配置されていて、該ハウジング（３）内にステアリングシャフト（２）が支承されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【請求項１６】
ハウジング（３）内にステアリング信号発信器が配置されている、請求項１５記載のステアリング装置。
【請求項１７】
ケーシング（３）が少なくともピストン（４）の領域において、液密につまり液体に対するシール作用をもって形成されている、請求項１５又は１６記載のステアリング装置。
【請求項１８】
ステアリング装置が構内運搬車において使用される、請求項１から１７までのいずれか１項記載のステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング装置であって、ステアリングハンドルが設けられていて、該ステアリングハンドルが、回転可能に支承されていて電気式のステアリング信号発信器と作用結合されているステアリングシャフトに固定されており、該ステアリングシャフトに作用しかつ操舵力を生ぜしめる操舵力シミュレータが設けられていて、該操舵力シミュレータが摩擦ブレーキとして形成されている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなステアリング装置には、ステアリングシャフトと、車両の操舵される車輪との間に機械的な結合部が存在しない。その代わりにステアリング信号発信器の電気信号によって、電気式又は電気液圧式の調節装置が制御されるようになっており、この調節装置は操舵される車輪と連結されている。このようないわゆる「バイ-ワイヤ」技術（by-wire-Technologie）は、例えば構内運搬車において使用される。
【０００３】
このようなステアリング装置では、ステアリングハンドルにおいて操舵力としてドライバに感知可能なフィードバック、つまり操舵される車輪の運動に関するフィードバックが存在しないので、操舵力シミュレータ（Lenkkraftsimulator）が使用される。
【０００４】
上記形式のステアリング装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第１００３３１０７号明細書に記載されている。この明細書において「抵抗エレメント」と呼ばれている操舵力シミュレータには次のような課題、すなわち、例えば走行速度、ステアリングハンドル（例えばステアリングホイール）の操作速度及び／又は操舵角度のような種々様々な運転パラメータに関連することができる変化可能な操舵力を生ぜしめる、という課題がある。この公知発明における有利な構成では、操舵力シミュレータは、電気及び／又は磁気によって流れの挙動を変化させる電気レオロジー（elektro-rheologisch）及び／又は磁気レオロジー（magneto-rheologisch）の液体を有している。このようなステアリング装置はかなり複雑であり、従って高価である。
【０００５】
さらに前記明細書には、択一的に、機械的な摩擦の原理に基づいて作動する緩衝装置を使用できることが記載されており、この緩衝装置では摩擦力が摩擦面の予負荷に関連して変化可能である。このような操舵力シミュレータの構造に関する詳細は、前記明細書から読み取ることができない。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１００３３１０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式のステアリング装置を改良して、機能確実でしかも構造が単純なステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するために本発明の構成では、操舵力シミュレータが軸方向可動のピストンを有していて、該ピストンが、少なくとも１つの摩擦面対の面圧を制御するために軸方向において力負荷可能であるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
摩擦面対は例えば平らな摩擦面から成っていてもよいが、本発明の有利な構成では、摩擦面対が円錐形に形成されている。円錐形の摩擦面によって、円錐度を所望に設計することによりスペースを節減すると共に、簡単に最小の操作距離（ピストン運動距離）で操舵力シミュレータの小さな操作力を得ることができるようになり、しかもこの構成では比較的大きな操舵力を得ることができる。
【０００９】
摩擦面が金属製であると、操舵力シミュレータは事実上摩耗なしになる。
【００１０】
本発明の有利な構成では、操舵力シミュレータが円錐凸設部と、ピストンの端面に配置された円錐凹設部とを有していて、該円錐凹設部が円錐凸設部を受容するために形成されている。原理的には、ピストンに円錐凸設部が一体成形されているような逆の配置形式も可能である。
【００１１】
円錐凸設部がステアリングシャフトの下端部に一体成形されていると、別体の部材を製造すること及び、該部材をステアリングシャフトに固定することが不要になる。
【００１２】
本発明の別の構成では、操舵力シミュレータが、ピストンと作用結合していてプレロードもしくは予負荷を生ぜしめる手段と、運転力を生ぜしめる手段とを有している。
【００１３】
このような構成において、運転力がプレロードもしくは予負荷と同じ方向に作用するようにすることができる。このようになっていると、ステアリングハンドル（例えばステアリングホイール）の回転運動時に常に有効である規定の基本トルクが生ぜしめられる。これに対して運転力によって生ぜしめられる付加的なトルクは、可変であり、単数又は複数の運転パラメータに関連して制御される。
【００１４】
原理とは逆に、運転力がプレロードもしくは予負荷とは逆方向に作用するような構成も可能である。この場合ステアリングシャフトひいてはステアリングハンドルは比較的大きな予負荷によってまず初めはブロックされる。運転力は制御されてこのブロックを中断し、その都度の運転状態に合わせられた程度に操舵力を減じる。
【００１５】
プレロードもしくは予負荷は、ばね、特に圧縮ばねによってもたらすことができる。
【００１６】
運転力は、ピストンが液圧式に負荷可能であることによって、極めて簡単に得ることができる。
【００１７】
しかしながらまた、ピストンが機械式に、特に電気機械式に負荷可能であるような構成も可能である。
【００１８】
このような構成では、ピストンに電磁石が作用結合されていて、該電磁石が制御及び／又は調整装置に接続されていると、有利である。制御及び／又は調整装置を用いて電磁石を制御することによって、運転力を所望のように調節することができる。
【００１９】
本発明の別の有利な構成では、ピストンの、摩擦面とは反対の側に、圧縮ばねとピストンロッドとが接触しており、該ピストンロッドの、ピストンから離れている方の端部が、枢着的に支承されたレバーの第１のレバーアームと連結されていて、レバーの第２のレバーアームが電磁石と結合されている。レバー比を適宜に選択することによって、力を増大させることができ、それによって、運転力をもたらすために設けられている電磁石を比較的小型にすることが可能である。
【００２０】
本発明の別の有利な構成では、操舵力シミュレータによって生ぜしめられた操舵力が、ステアリングシャフトの回転速度及び／又は少なくとも１つの操舵される車輪の角度位置に関連して、制御可能である。
【００２１】
このようになっていると、複数の作用効果を得ることができる：すなわちステアリングホイールの回転が極めて速い場合、つまり操舵される車輪がステアリングハンドルの回転運動に十分な速さで追従することができないような場合に、操舵力をはっきりと感知可能に高めることができる。つまりドライバはアナログのフィードバックを得る。
【００２２】
さらに、操舵される１つ（又は２つ）の車輪がストッパに接触している場合に、操舵力を高めることが可能である。さらにまた操舵力を、操舵される車輪の操舵角もしくはステアリングハンドルの回転角に対して正比例的に制御することも可能である。この場合小さなステアリング半径（大きな操舵角）用のカーブ走行には操舵力は徐々に増大する。これによって例えばフォークリフトでは転倒に対する安全性が高められる。さらに走行速度に関連して操舵力に付加的な影響を与えることも可能である。
【００２３】
ピストンがハウジング内に配置されていて、該ハウジング内にステアリングシャフトが支承されていると、操舵力シミュレータのための別体のケーシングが不要になる。
【００２４】
本発明の別の有利な構成では、ハウジング内にステアリング信号発信器が、例えば軸方向で見てステアリングシャフトを支承するために設けられた１つの転がり軸受の間に配置されている。
【００２５】
本発明のさらに別の有利な構成では、ケーシングが少なくともピストンの領域において、液密につまり液体に対するシール作用をもって形成されている。このように構成されていると、ピストンを極めて簡単に、圧力下にある液圧媒体によって負荷することができ、圧力調整によって運転力は所望のように制御される。液圧は、車両内における系から分岐することができ、これによって適宜な圧力調整装置に対してかかる費用が制限される。
【００２６】
本発明によるステアリング装置は、走行特性及び走行確実性に対して有利な影響を与えるので、構内運搬車において使用されると、特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
ステアリング装置は図示の実施例では、ステアリングホイールとして形成されたステアリングハンドル１を有しており、このステアリングハンドル１は、ステアリングシャフト２の端部に固定されている。このステアリングシャフト２は、図示されていない転がり軸受によってハウジング３に支承されていて、ステアリングハンドル１とは反対側の端部に、一体成形された円錐凸設部２ａを有している。図示されていないステアリング信号発信器は、有利には同様にハウジング３内に配置されている。
【００２９】
ステアリングシャフト２の下においてハウジング３内には、回動を防止されているが軸方向可動のピストン４が設けられており、このピストン４はステアリングシャフト２に向けられた端面に、円錐凹設部４ａを有しており、この円錐凹設部４ａにはステアリングシャフト２の円錐凸設部２ａが進入している。ピストン４は、プレロードもしくは予負荷を生ぜしめる圧縮ばね５によってステアリングシャフト２に向かって負荷されている。円錐凸設部２ａは、ピストン４及び一体成形された円錐凹設部４ａ並びに後で記載する操作装置との関連において、操舵力シミュレータを形成している。円錐形の両摩擦面の間においてピストン４に対する軸方向圧力によって生ぜしめられる面圧がどの程度の大きさであるかに応じて、ステアリングハンドル１は程度の差こそあれ軽くもしくは重く回転させることができる。ピストン４の操作装置と作用結合されている上位の制御及び／又は調整装置によって、操舵力は所望のように調節可能である。
【００３０】
液密つまり防水性に形成されたハウジング３は、下端部に接続部６を備えており、この接続部６は液圧管路と接続されている。これによって、シールリング（ピストンリング）７を備えたピストン４は圧縮ばね５の予負荷と同じ方向で、液圧により生ぜしめられた運転力によって負荷されることができる。
【００３１】
予負荷及び運転力によって、円錐凸設部２ａと円錐凹設部４ａとにより形成される有利には金属製のひいては事実上摩耗のない摩擦面対の作用に基づいて、次のような操舵力、すなわちステアリングハンドル１の回転時に操作力に抗して作用しかつ操作員に対するフィードバックを生ぜしめるような操舵力が得られる。なお予負荷は、常に有効な小さな操舵力を生ぜしめる。付加的に、種々異なった運転パラメータに関連した運転力が液圧によって生ぜしめられる。これは例えば、走行速度及び／又はステアリング角度及び／又はステアリング速度（これらはステアリング信号発信器により検出）に関連した操舵力成分である。運転力を変えることができるようにするために、ピストンに作用する液圧力は適宜な装置によって変調される。
【００３２】
図２に示された本発明によるステアリング装置の変化実施例では、ピストン４は運転力を生ぜしめるためにステアリングシャフト２に向かって液圧によってではなく、電気機械式に負荷されている。
【００３３】
そのために電磁石８が設けられており、この電磁石８はハウジング３の外側に固定されていて、制御及び／又は調整装置と作用結合されている。ハウジング３に枢着的に支承されているレバー９の第１のレバーアーム９ａは、ピストンロッド１０と連結されており、このピストンロッド１０は軸方向でハウジング３に進入していて、ハウジング３内でピストン４に対して作用する。レバー９の第２のレバーアーム９ｂは電磁石８と連結されている。
【００３４】
摩擦面対の円錐形の構成は、電磁石８によるピストン４の操作のために極めて有利であることが判明している。それというのはこのような構成では、円錐凹設部４ａと円錐凸設部２ａとの間において比較的大きな面圧を生ぜしめるために最小の操作運動距離（ピストン４もしくはピストンロッド１０の運動距離）しか必要としないからである。従って電磁石８は比較的小さな行程を実施するだけでよく、このことは電磁石８の構造寸法及び製造コストに対して有利に作用する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるステアリング装置の１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明によるステアリング装置の変化実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ステアリングハンドル、  ２  ステアリングシャフト、  ２ａ  円錐凸設部、  ３  ハウジング、  ４  ピストン、  ４ａ  円錐凹設部、  ５  圧縮ばね、  ６  接続部、  ７  シールリング、  ８  電磁石、  ９  レバー、  ９ａ，９ｂ  レバーアーム、  １０  ピストンロッド
【図１】
2004249983.tif 000003
【図２】
2004249983.tif 000004