(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵に従ってタイヤの角度を制御するための油圧を調整するパワーステアリングシステムであって、
ステアリングホイールに接続される第１のシャフトと、ステアリングバルブに接続される第２のシャフトと、上記ステアリングホイールを用いて上記第１のシャフトに回転運動が与えられたときにその回転運動を遅延させて上記第２のシャフトへ伝える遅延手段とを有するステアリングシャフトと、
上記第１のシャフトの回転量または上記第１のシャフトに加えられるトルクを検出するセンサと、
そのセンサの出力に従って上記油圧を調整する調整手段と、
を有するパワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリング用のシャフト、および油圧式のパワーステアリングシステムに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
フォークリフト等の産業用車両は、通常、油圧式のパワーステアリングシステムを搭載している。
図７は、既存のパワーステアリングシステムを模式的に示す図である。このシステムでは、オペレータまたは運転者によりステアリングホイールが操舵されると、ステアリングシャフトに取り付けられたセンサ（例えば、回転角センサまたはトルクセンサ）がその操舵を検出する。また、オイルポンプは、その検出された操舵に応じた油圧を発生させる。そして、ＰＳバルブからＰＳシリンダへその油圧が伝えられ、その油圧によりタイヤの角度が制御される。
【０００３】
上記システムにおいて、その消費電力を低減させるための技術として、ステアリングホイールが操舵されていない期間に、オイルポンプのモータを停止、或いはそのモータの回転数を低くする方法が知られている。この手法は、既に、多くの産業用車両において採用されている。
【０００４】
なお、上記構成において、ステアリングシャフトは、オペレータまたは運転者からの操舵指示をタイヤの方向を制御するためのメカニズム（図７においては、ＰＳバルブ）に伝える役割を担っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、モータの応答速度は有限なので、その回転数を制御する指示が与えられてから、そのモータの回転数がその指示に対応する回転数に達するまでには一定の時間を要する。このため、上記システムにおいて、オペレータがステアリングホイールを操舵してから、オイルポンプのモータがその操舵に対応する回転数に達して必要な油圧が生成させるまでには一定の時間を要する。したがって、特に、オペレータがステアリングホイールを速く回した時などには、オイルポンプのモータは、即座にはその操舵指示に追従できず、オペレータは、ステアリングホイールが重く感じることがある。
【０００６】
この問題は、特に、上述のような、ステアリングホイールが操舵されていない期間にオイルポンプのモータが停止等しているシステムにおいて顕著になる。
本発明の課題は、上述の問題を解決することであり、パワーステアリングシステムにおいて、違和感のないステアリング操作が実現される機構を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のパワーステアリングシステムは、ステアリングホイールの操舵に従ってタイヤの角度を制御するための油圧を調整する構成であって、ステアリングホイールに接続される第１のシャフト、ステアリングバルブに接続される第２のシャフト、および上記ステアリングホイールを用いて上記第１のシャフトに回転運動が与えられたときにその回転運動を遅延させて上記第２のシャフトへ伝える遅延手段を有するステアリングシャフトと、上記第１のシャフトの回転量または上記第１のシャフトに加えられるトルクを検出するセンサと、そのセンサの出力に従って上記油圧を調整する調整手段と、を有する。
【０００８】
この構成において、ステアリングホイールを用いた操舵は、センサにより即座に検出され、そのセンサの出力に従って上記油圧の調整が開始される。一方、ステアリングホイールを用いた操舵の指示は、遅延手段により遅延させられてステアリングバルブに伝えられる。このため、ステアリングホイールを用いた操舵の指示がステアリングバルブに伝えられたときには、既に、ステアリングホイールを用いた操舵に対応する油圧が生成されている。したがって、このパワーステアリングシステムの利用者は、ステアリングホイールの操作に違和感を感じることがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態のステアリングシャフトを示す図である。このステアリングシャフトは、後述説明するが、油圧式のパワーステアリングシステムにおいて使用され、ステアリングホイールを用いて与えられる回転力またはトルクをステアリングバルブに伝える。
【００１２】
ステアリングシャフト１は、２本のシャフト（シャフト１０、２０）を結合することにより構成される。シャフト１０は、その一方の先端部が不図示のステアリングホイールに接続され、他方の先端部はシャフト２０に挿入される。シャフト２０は、シャフト１０が挿入される形状を有しており、不図示のステアリングバルブに接続される。
【００１３】
ストッパピン３１は、シャフト１０の先端部がシャフト２０に挿入された状態において、シャフト１０に形成されている固定孔１１およびシャフト２０に形成されている長孔２１を貫通する。ストッパピン３１は、たとえば、円筒形状である。
【００１４】
固定孔１１は、ストッパピン３１が円筒形状であったとすると、ストッパピン３１の直径と略同一な内径を有する。即ち、ストッパピン３１は、実質的に、シャフト１０の固定孔１１内に固定されることになる。一方、長孔２１の長手方向の長さは、ストッパピン３１の直径と比べてやや大きくなるように形成されている。このため、ストッパピン３１は、図２に示すように、長孔２１に挿入されたとき、軸を中心として「遊び」の分だけ回転することができる。すなわち、シャフト１０とシャフト２０とは、図２に示す「遊び」の分だけ相対的に回転することができる。なお、図２は、長孔２１が設けられている部分のシャフト２０の断面図である。
【００１５】
板バネ３２は、シャフト１０の先端部がシャフト２０に挿入された状態において、シャフト１０に形成されているスリット１２およびシャフト２０に形成されているスリット２２に挿入される。なお、板バネ３２は、例えば、２枚または４枚の板バネから構成される重ね板バネである。
【００１６】
ステアリングシャフト１には、さらに、カバー４１、スペーサ４２、およびスナップリング４３が設けられる。
上記構成において、ステアリングホイールを回転させると、シャフト１０は、そのステアリングホイールといっしょに回転する。ところが、図２を参照しながら説明したように、シャフト２０の長孔２１には「遊び」が存在するので、シャフト２０は、ステアリングホイールといっしょには回転しない。
【００１７】
この結果、シャフト１０とシャフト２０との間に「ねじれ」が存在するようになり、板バネ３２は、伸張または収縮させられる。そして、その後、シャフト２０は、その板バネ３２に蓄えられたエネルギーにより、シャフト１０に追従するようにしてシャフト１０と同じ方向に回転する。
【００１８】
このように、ステアリングホイールを用いてシャフト１０に回転運動が与えられると、その回転運動は、板バネ３２により遅延された後にシャフト２０に与えられる。即ち、ステアリングホイールを用いた操舵の指示から、ステアリングバルブにその指示が伝えられるまでの間に、一定の時間差が生じることになる。
【００１９】
図３は、本実施形態のステアリングシャフト１が使用されているパワーステアリングシステムを模式的に示す図である。このシステムの基本的な構成および動作は、図７を参照しながら説明した既存のシステムと同じである。なお、ＰＳバルブ（パワーステアリングバルブ）５１は、作動油給排制御弁であり、ステアリングホイール５２の操舵に従って機械的に操作され、オイルポンプ５３から供給される作動油を、ステアリングホイール５２の操舵量に応じた量だけＰＳシリンダ５４に供給する。
【００２０】
上記システムにおいて、ステアリングホイール５２が操舵されると、センサ６１は、シャフト１０の回転量（又は、シャフト１０に加えられたトルク）を検出する。そして、制御ユニット６２は、そのセンサ６１の出力に従ってオイルポンプ５３のモータ６３を駆動する。また、ステアリングホイール５２が操舵されると、シャフト１０はそのステアリングホイール５２と一体的に回転するが、長孔２１とストッパピン３１との間に「遊び」が存在するので、シャフト２０はその操舵の開始時点では回転しない。このように、ステアリングホイール５２の操舵の開始時は、その操舵に伴うトルクはシャフト２０には伝達されず、シャフト１０のみが回転する構成なので、ステアリングホイール５２に大きな負荷が発生することはない。即ち、ステアリングホイール５２はスムースに操舵される。
【００２１】
シャフト２０は、上述したように、ステアリングホイール５２が操舵されてから一定時間が経過した後に回転をはじめる。一方、モータ６３は、ステアリングホイール５２が操舵された時点でその駆動を開始している。このため、ステアリングホイール５２が操舵されてから一定時間が経過した後に、ステアリングホイール５２の操舵がシャフト１０およびシャフト２０を介してＰＳバルブ５１に伝えられたときには、モータ６３の回転数は、すでにステアリングホイール５２の操舵に対応する回転数に達している。即ち、ステアリングホイール５２の操舵がＰＳバルブ５１に伝えられたときには、オイルポンプ５３により既に十分な油圧が生成されており、タイヤはその油圧により角度が制御されることになる。
【００２２】
したがって、オペレータは、ステアリングホイール５２の操作に違和感（ひっかかり）を感じることなく、スムースに運転を行うことができる。
なお、上述の実施例において、板バネの強度を変更することにより、ステアリングホイールの操作性を調整することができる。また、上述の実施例では、シャフト１０に与えられた回転運動を遅延させてシャフト２０に伝えるために板バネを用いているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００２３】
図４は、本発明の他の実施形態のステアリングシャフトを示す図である。この実施形態のステアリングシャフトは、基本的には、図１に示したものと同じ構成であり、２本のシャフト（シャフト７０、８０）を結合することにより構成される。ここで、シャフト７０はステアリングホイール５２に接続され、シャフト８０はＰＳバルブ５１に接続される。
【００２４】
シャフト７０およびシャフト８０は、それらの間にダンパ９１を設けた状態で互いに結合される。ここで、ダンパ９１は、ゴムなどにより形成される弾性体である。
ダンパ９１は、シャフト８０の突起部（ＰＳバルブに接続しない側の端部）８１に密着するように取り付けられる。すなわち、ダンパ９１にはシャフト８０の突起部８１を収容するための孔状のスペースが形成されており、そのスペースに突起部８１を挿入することによりシャフト８０にダンパ９１が取り付けられる。ここで、突起部８１は四角柱形状をしており、また、ダンパ９１にはその突起部８１と同じ形状の孔状のスペースが形成されている。
【００２５】
また、シャフト７０には、ダンパ９１を収容するためのスペースが形成されている。そして、そのスペースにダンパ９１を挿入することにより、ダンパ９１が取り付けられたシャフト８０とシャフト７０とが互いに接続される。これによって、シャフト７０およびシャフト８０は、それらの間にダンパ９１を設けた状態で互いに結合される。
【００２６】
図５は、シャフト８０を互いに直交する２方向から見た場合の側面図である。図５に示すように、シャフト８０は、突起部８１が設けられている方向に、すなわちシャフト７０が接続される方向に、１組のストッパ８２を備える。
図６は、シャフト７０の上面図および側面図である。図６に示すように、シャフト７０の底部には、円盤形状であって且つその一部が切り欠かれた底面部材７１が設けられている。この切欠きにより得られるスペース７２は、シャフト７０とシャフト８０とが互いに結合されたときに、シャフト８０のストッパ８２がそこに収容されるように形成されている。この構成により、シャフト７０とシャフト８０との間に「あそび」が設けられると共に、シャフト７０とシャフト８０との相対的な回転角が一定値以上にならないようにしている。
【００２７】
上記構成のステアリングシャフトが使用されるパワーステアリングシステムにおいて、ステアリングホイール５２が操舵されると、シャフト７０はそのステアリングホイール５２と一体的に回転する。しかし、シャフト７０およびシャフト８０はそれらの間にダンパ９１が設けられた状態で結合しているので、シャフト７０に加えられたトルクはダンパ９１により吸収される。すなわち、ステアリングホイール５２の操舵の開始時点ではシャフト８０は回転しない。このように、ステアリングホイール５２の操舵の開始時は、その操舵に伴うトルクはシャフト８０には伝達されず、シャフト７０のみが回転する構成なので、ステアリングホイール５２に大きな負荷が発生することはない。即ち、ステアリングホイール５２はスムースに操舵される。
【００２８】
シャフト８０は、ステアリングホイール５２の操舵の開始時点から一定時間が経過した後、またはダンパ９１に一定以上の弾性エネルギーが蓄積されたとき、シャフト７０と同じ方向に回転する。これにより、ステアリングホイール５２の操舵が、シャフト７０およびシャフト８０を介してＰＳバルブ５１に伝えられ、それに従ってタイヤの角度が制御される。ここで、ステアリングホイール５２の操舵がシャフト７０およびシャフト８０を介してＰＳバルブ５１に伝えられたときには、図１に示したシステムと同様に、モータ６３の回転数は既にステアリングホイール５２の操舵に対応する回転数に達している。したがって、この構成のステアリングシャフトを使用するシステムにおいても、オペレータは、ステアリングホイール５２の操作に違和感（ひっかかり）を感じることなく、スムースに運転を行うことができる。
【００２９】
なお、図４に示す構成において、ステアリングホイール５２の操作性は、ダンパ９１の特性（例えば、ダンパ９１を構成する素材の弾性係数等）に依存する。すなわち、ダンパ９１の特性を変えることにより、ステアリングホイール５２の操舵開始時の感覚を調整できる。
【００３０】
また、図４に示すステアリングシャフトによれば、よりシンプルな構成で同等の効果が期待できる。
また、上述の各実施例では、２本のシャフトを結合することによりステアリングシャフトを形成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、３本以上のシャフトによりステアリングシャフトを形成してもよい。
【００３１】
さらに、上述の実施例では、油圧式のパワーステアリングシステムを採り上げているが、本発明は必ずしもこの構成に限定されるものではない。また、本発明は、産業用車両に限定されるものでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ステアリングシャフトに、ステアリングホイールを用いた操舵の指示を遅延させてステアリングバルブに伝える機構を設けたので、パワーステアリングシステムにおいて、違和感のないステアリング操作が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のステアリングシャフトを示す図である。
【図２】シャフトとストッパピンとの間の「遊び」を説明する図である。
【図３】本実施形態のステアリングシャフトが使用されているパワーステアリングシステムを模式的に示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態のステアリングシャフトを示す図である。
【図５】ステアリングバルブ側のシャフトを互いに直交する２方向から見た場合の側面図である。
【図６】ステアリングホイール側のシャフトの上面図および側面図である。
【図７】既存のパワーステアリングシステムを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１          ステアリングシャフト
１０、７０  シャフト（ステアリングホイール側）
２０、８０  シャフト（ステアリングバルブ側）
１１        固定孔
１２、２２  スリット
２１        長孔
３１        ストッパピン
３２        板バネ
９１        ダンパ
【図１】
0004172133.tif 000002
【図２】
0004172133.tif 000003
【図３】
0004172133.tif 000004
【図４】
0004172133.tif 000005
【図５】
0004172133.tif 000006
【図６】
0004172133.tif 000007
【図７】
0004172133.tif 000008