(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪に接続されたパワーステアリングシリンダと、該パワーステアリングシリンダへ作動油を供給する油供給径路と、該油供給径路に設けられステアリングホイールと連動して作動する油路切替装置とを有し、
前記ステアリングホイールを回転させることで、前記油供給径路を介して前記パワーステアリングシリンダへ作動油を供給し、前記車輪を駆動させる油圧式パワーステアリング装置であって、
前記車輪の動作が規制された際に、前記油供給径路の流路面積を縮小させる流路面積変更手段が設けられていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載した油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油路切替装置は、前記ステアリングホイールの回転に応じて前記油供給径路の流路面積が変更される可変オリフィスを備え、前記可変オリフィスは、前記車輪の動作が規制された際に、前記油供給径路の流路面積を縮小させるように構成されていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した油圧式パワーステアリング装置であって、
前記車輪の動作が規制された際に、前記油供給径路の流路が閉止されるように設定されていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載した油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油路切替装置は、前記ステアリングホイールに接続されたスプールと、該スプールと係合するスリーブとを備え、前記ステアリングホイールを介して前記スリーブに対し前記スプールが回転することで、前記可変オリフィスが形成されるように構成されていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の油圧式パワーステアリング装置を備えた産業用車両。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧式パワーステアリング装置に係り、詳しくはステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばフォーリフトにおいて、油タンクに貯留された作動油は、油圧ポンプによって加圧され、車輪を駆動させるパワーステアリングシリンダや、荷役を行うリフトシリンダ等の各油圧シリンダへ供給されるように構成されている。
ここで、従来の油圧式パワーステアリング装置の概略構成を図８を参照しながら説明する。
【０００３】
図８に示す油圧式パワーステアリング装置において、油タンク１１０から油圧ポンプ１１１によって加圧された作動油は、フローデバイダ分流弁１１２によって分流され、パワーステアリングバルブ１２０側の供給配管１１３と荷役側（リフトシリンダ）の供給配管１１９とに供給される。また、パワーステアリング装置側へ分流された作動油は、供給配管１１３を介してパワーステアリングバルブ１２０のＰポートへ供給される。また、パワーステアリングバルブ１２０のＴポートから排出された作動油は、戻り配管１１４を介して油タンク１１０へ戻る。
そして、ステアリングホイール１１６が右回転時はＲポートより配管１１５ａを介して、左回転時はＬポートより配管１１５ｂを介して、ステアリングホイール１１６の回転量に応じた量の作動油がパワーステアリングシリンダ１１７へ供給される。これにより、車輪１１８は右方向あるいは左方向へ駆動される。また、パワーステアリングバルブ１２０は開口面積を変更可能な可変オリフィスを有し、この可変オリフィスの開口面積を変化させることで供給配管１１３から配管１１５ａ，１１５ｂへ供給される作動油の量を調節するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の油圧式パワーステアリング装置において、例えば障害物等によって車輪１１８の動作が規制されると、可変オリフィスの開口面積が最大（全開状態）となり、供給配管１１３側と配管１１５ａ，１１５ｂ側とが連通された状態になる。そして、このような状態で荷役作業を行うと、フロントシリンダ側へ作動油が流れる際に供給配管１１３側の圧力が配管１１５ａ，１１５ｂ側の圧力よりも低くなり、高圧側（配管１１５ａ，１１５ｂ側）の作動油が低圧側（供給配管１１３側）へ逆流することがある。このような場合には、ステアリングホイール１１６が反操舵方向へ微小回転する現象（以下、「キックバック」という）が発生する。このように、車輪１１８の動作が規制された際に荷役作業を行うとキックバックが発生し、これによりステアリングホイール１１６の操舵フィーリングが安定しないという問題あった。
【０００５】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させることができる油圧式パワーステアリング技術を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の油圧式パワーステアリング装置は請求項１〜４に記載の通りに構成されている。また本発明の油圧式パワーステアリング装置を備えた産業用車両は、請求項５に記載の通りに構成されている。
ここで、請求項１、また他の請求項及び発明の詳細な説明に記載した用語については、特に限定的要件を加えない限り以下のように解釈する。
（１）「産業用車両」は、油圧式パワーステアリング装置を備えた車両であって、フォークリフト以外に高所作業車、コンクリートポンプ車、バックホー車、ダンプカー等も含む。
【０００７】
請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置によれば、車輪の動作が規制された際に、流路面積変更手段によって油供給径路の流路面積は縮小され、油供給径路とパワーステアリングシリンダとの間で作動油が移動するのを抑制することができる。なお、ここで、油供給径路の流路面積が縮小されるとは、油供給径路が絞られる態様や、該油供給径路が完全に遮断される態様等をいう。また、「流路面積」は、便宜上、「開口面積」ともいう。
これにより、例えば、フォークリフトの荷役作業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給する際に、リフトシリンダ側の作動油の圧力がパワーステアリングシリンダ側の作動油の圧力が低下しても、パワーステアリングシリンダ側からリフトシリンダ側へ移動する作動油の移動量を抑えることができる。
従って、パワーステアリングシリンダ側の作動油がリフトシリンダ側へ移動することで起こるステアリングホイールが反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を極力抑えることができ、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させることができる。
【０００８】
ここで、流路面積変更手段は、請求項２に記載のように、油路切替装置の可変オリフィスを用いることが好ましい。このように構成すれば、車輪の動作が規制された際に、油路切替装置の可変オリフィスによって油供給径路の流路面積は縮小され、油供給径路とパワーステアリングシリンダとの間で作動油が移動するのを抑制することができる。これにより、油路切替装置の可変オリフィスを用いた簡単な構成によって、請求項１と同様に、例えばパワーステアリングシリンダ側の作動油がリフトシリンダ側へ移動することで起こるステアリングホイールが反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を極力抑え、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の油圧式パワーステアリング装置によれば、車輪の動作が規制された際に、油供給径路の流路は閉止され、油供給径路とパワーステアリングシリンダとの間で作動油が移動するのを防止することができる。これにより、フォークリフトにおいて例えばパワーステアリングシリンダ側の作動油がリフトシリンダ側へ移動することで起こるステアリングホイールが反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を防止することができ、ステアリングホイールによる操舵の安定感の更なる向上を図ることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置によれば、ステアリングホイールを介してスリーブに対しスプールが回転することで、可変オリフィスが形成される。これにより、回転式のコンパクトな構成の油路切替装置に適用することができる。
【００１１】
また、請求項５に記載の本発明の油圧式パワーステアリング装置を備えた産業用車両によれば、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させた産業用車両を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態の油圧式パワーステアリング装置の構成等を図１および図２を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、本発明をフォークリフトの油圧式パワーステアリング装置に適用した場合について説明する。
ここで、図１は本発明の一実施の形態の油圧式パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。また、図２は図１を模式的に示す図である。
なお、図１および図２は、いずれもステアリングホイールが右方向へ回転され、車輪１８が右方向（図１中の矢印６０方向）へ駆動された場合を示している。また、図１において、説明上スリーブからスプールを抜き出した状態を示している。
【００１３】
本発明における産業用車両としてのフォークリフトには、図１に示すような油圧式パワーステアリング装置が設けられている。この油圧式パワーステアリング装置は、車輪１８に接続されこの車輪１８を駆動させるパワーステアリングシリンダ１７を備えている。そして、油タンク１０から油圧ポンプ１１によって加圧された作動油は、本発明における油路切替装置としてのパワーステアリングバルブ２０を介してパワーステアリングシリンダ１７へ供給されるように構成されている。
また、油圧ポンプ１１の吐出側には、フローデバイダ分流弁１２が設けられ、このフローデバイダ分流弁１２で分流された作動油は、パワーステアリングバルブ２０のＰポート側の油供給径路１と、荷役側（リフトシリンダ）の油供給径路２とに供給されるように構成されている。また、パワーステアリングバルブ２０のＴポートから排出された作動油は、戻り配管６を介して油タンク１０へ戻るように構成されている。
【００１４】
パワーステアリングバルブ２０には、軸部端５１がステアリングホイール１６側に接続されたスプール５０、このスプール５０が挿入される（係合する）スリーブ４０、このスリーブ４０を駆動させるメーターリング装置３０が設けられている。スリーブ４０とスプール５０とが相対的に回転し相対位置が変化することで、スリーブ４０とスプール５０との間に作動油の油供給流路や戻り径路が形成されるように構成されている。例えば、スリーブ４０の軸周の６個所に形成された貫通穴４２と、スプール５０の軸周の６個所に形成された溝部５２とが重なり合うことで、パワーステアリングシリンダ１７への作動油の油供給流路５が形成される。
なお、スリーブ４０に対するスプール５０の回転は構造的に規制されており、予め設定された最大回転角度以上は回転しないように構成されている。そして、スリーブ４０に対してスプール５０が最大回転角度をなす状態を機械的バルブエンドという。この機械的バルブエンドの詳細については後述する。
【００１５】
メーターリング装置３０は、リング部３１に対して回転するスター部３２と、リング部３１とスター部３２との間に形成される空間部３３を有している。また、ステアリングホイール１６、したがってスプール５０が回転され作動油の油供給流路が形成されることで、スター部３２はリング部３１に対して回転され、空間部３３から所定量の作動油がＲポートあるいはＬポートへ供給されるように構成されている。本実施の形態では、ステアリングホイール１６を右方向へ回転させることで、Ｒポートからパワーステアリングシリンダ１７へ作動油が供給され、ピストンロッド１７ａおよびピストン１７ｂを介して車輪１８が右方向（図１中の矢印６０方向）へ駆動される。一方、例えばステアリングホイール１６を左方向へ回転させる場合は、Ｌポートからパワーステアリングシリンダ１７へ作動油が供給され、車輪１８が左方向（図１中の反矢印６０方向）へ駆動される。
【００１６】
図２に示すように、作動油の油供給径路１は、Ｐポートとメーターリング装置３０との間で、可変オリフィスＡ２を有する油供給径路３と、可変オリフィスＡ１を有する油バイパス径路４とに分岐されている。また、メーターリング装置３０とＲポートとの間の油供給径路５には、可変オリフィスＡ３が設けられている。可変オリフィスＡ１〜Ａ３は、いずれも全閉状態と全開状態との間で開口面積が変更されるように構成されている。
【００１７】
次に、ステアリングホイール１６を右方向へ回転させた場合のスリーブ４０とスプール５０の動作、および可変オリフィスＡ１〜Ａ３の動作を図３〜図６を参照しながら説明する。ここで、図３〜図５は、いずれもスリーブ４０およびスプール５０の横断面図であって、図３はスリーブ４０とスプール５０とが中立状態にある場合、図４は図３の中立状態からスリーブ４０に対してスプール５０が回転し、可変オリフィスＡ３が全開状態になった場合、図５は図４の全開状態からスリーブ４０に対してスプール５０が更に回転し、可変オリフィスＡ３が全閉状態になった場合を示している。また、図６はスリーブ４０とスプール５０との回転差とオリフィス面積との関係を示す図である。
【００１８】
図３に示すように、スリーブ４０とスプール５０とが中立状態（例えば、ステアリングホイール１６から手が離された状態）において、可変オリフィスＡ３を構成する貫通穴４２と溝部５２とは６箇所とも重なり合わない。従って、この中立状態では可変オリフィスＡ３は全閉（開口面積ゼロ）となる。なお、貫通穴４２と溝部５２とが重なり合う箇所の合計の面積が可変オリフィスＡ３の開口面積となる。
そして、この中立状態からスプール５０、したがってステアリングホイール１６が右方向へ少しでも回転（回転中心Ｏ）された場合には、貫通穴４２と溝部５２とが重なり合い、可変オリフィスＡ３の開口部を作動油が移動する。これにより、メーターリング装置３０が作動し、この作動に伴ってスリーブ４０はスプール５０の回転に追従するように回転する。
【００１９】
そして、図４に示すように、スリーブ４０とスプール５０との間に回転差θ１を形成した場合には、貫通穴４２と溝部５２とが６個所とも重なり合い、可変オリフィスＡ３は全開状態になる。また、図５に示すように、更にステアリングホイール１６が右方向に回転された場合には、スプール５０は更に図３中の矢印６２方向へ回転し、スリーブ４０との間に回転差θ２を生じる。この状態では、貫通穴４２と溝部５２とは重なり合わず、可変オリフィスＡ３は全閉状態になる。なお、本実施の形態では、機械的バルブエンドにおいてスリーブ４０とスプール５０との回転差はθ２（例えば、回転差約２０°）であり、すなわちθ２以上の回転は構造的に規制されている。
【００２０】
図６に示すように、油供給径路３に設けられた可変オリフィスＡ３の開口面積は、スリーブ４０とスプール５０との回転差が大きくなるにしたがって中立状態から次第に大きくなる。そして、可変オリフィスＡ３の開口面積は回転差θ１で全開になった後、更に回転差が大きくなるにしたがって次第に小さくなる。そして、機械的バルブエンド状態において可変オリフィスＡ３は全閉となるように設定されている。
なお、中立状態から機械的バルブエンド状態の間において、油供給径路５に設けられた可変オリフィスＡ２の動作は、油供給径路３に設けられた可変オリフィスＡ３の動作とほぼ同様である。また、油バイパス径路４に設けられた可変オリフィスＡ１は、中立状態において全開であり、この可変オリフィスＡ１の開口面積は可変オリフィスＡ２，Ａ３の開口面積が大きくなるにしたがって小さくなるように設定されている。
【００２１】
而して、例えば、ステアリングホイール１６を一定の速度で回転させている場合には、スリーブ４０とスプール５０との回転差がθ２よりも小さい状態で共に回転する。そして、ステアリングホイール１６を機械的に最大まで回転させた場合には、スリーブ４０とスプール５０との回転差はθ２となり機械的バルブエンド状態になる。また、例えば車輪１８の動作が障害物等によって規制された際にステアリングホイール１６を回転させる場合においても、スリーブ４０とスプール５０との回転差はθ２となり同様に機械的バルブエンド状態になる。
【００２２】
そして、このような機械的バルブエンド状態において可変オリフィスＡ３は全閉状態であるため、油供給径路１とパワーステアリングシリンダ１７との間の作動油の移動を阻止することができる。従って、フォークリフトの荷役作業によって油供給径路２へ作動油が供給され、油供給径路２側の作動油の圧力がパワーステアリングシリンダ１７側の作動油の圧力よりも低下した場合であっても、可変オリフィスＡ３は全閉状態であるため作動油が油供給径路２側へ移動するのを防止することができる。これにより、作動油が油供給径路２側へ移動することで、ステアリングホイール１６が反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）が発生するのを阻止することができ、ステアリングホイール１６の安定した操舵フィーリングを得ることができる。
【００２３】
以上のように構成した、本実施の形態の油圧式パワーステアリング装置によれば、車輪１８の動作が規制された機械的バルブエンド状態では、パワーステアリングバルブ２０の可変オリフィスＡ２，Ａ３は全閉状態に設定される。これにより、フォークリフトの荷役作業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給する際に、パワーステアリングシリンダ１７側よりも油供給径路２の作動油の圧力が低下しても、パワーステアリングシリンダ１７側の作動油が油供給径路２側へ移動するのを防止し、ステアリングホイール１６が反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を防止することができる。
また、本実施の形態の油圧式パワーステアリング装置によれば、ステアリングホイール１６を介してスリーブ４０に対しスプール５０が回転することで、可変オリフィスＡ１〜Ａ３が形成されるため、回転式のコンパクトな構成のパワーステアリングバルブ２０に本発明を適用することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００２５】
（Ａ）上記実施の形態では、車輪１８の動作が規制された際に、パワーステアリングバルブ２０の可変オリフィスＡ２およびＡ３を全閉状態に設定し、パワーステアリングシリンダ１７側の作動油が油供給径路２側へ移動するのを防止する場合について記載したが、作動油の移動を防止する手段はこれに限定されない。例えば、パワーステアリングシリンダ１７へ作動油を供給する油供給配管に別途調節弁（流路面積変更手段）を設け、車輪１８の動作が規制された際に、この調節弁を全閉状態に設定するように構成することもできる。
【００２６】
（Ｂ）また、上記実施の形態では、車輪１８の動作が規制された際に、パワーステアリングバルブ２０の可変オリフィスＡ２およびＡ３の両方を全閉状態に設定する場合について記載したが、少なくともいずれか一方の可変オリフィスについて設定されていればよい。
【００２７】
（Ｃ）また、上記実施の形態では、車輪１８の動作が規制された際に、パワーステアリングバルブ２０の可変オリフィスＡ２およびＡ３を全閉状態に設定する場合について記載したが、可変オリフィスＡ２およびＡ３を半開状態に設定することで、油供給径路２の流路面積を縮小させるように構成することもできる。
例えば、図７の別の実施形態に示すように、機械的バルブエンド状態において可変オリフィスＡ２，Ａ３の開口面積は、全開状態よりも縮小された（絞られた）状態に設定されるように構成されている。この場合には、例えば図６中のθ１からθ２の間に機械的バルブエンドを設定することができる。このように構成することで、フォークリフトの荷役作業においてリフトシリンダ側へ作動油を供給する際に、パワーステアリングシリンダ１７側よりも油供給径路２の作動油の圧力が低下しても、パワーステアリングシリンダ１７側の作動油が油供給径路２側へ移動するのを極力阻止し、ステアリングホイール１６が反操舵方向へ微小回転する現象（キックバック）を極力防止することができる。
【００２８】
（Ｄ）また、上記実施の形態では、スリーブ４０に対してスプール５０が回転されることで可変オリフィスＡ１〜Ａ３の流路面積が変更される場合について記載したが、回転式以外に例えばスライド式によって可変オリフィスの流路面積が変更されるように構成することもできる。
【００２９】
（Ｅ）また、上記実施の形態では、フォークリフトの油圧式パワーステアリング装置について記載したが、フォークリフト以外に高所作業車、コンクリートポンプ車、バックホー車、ダンプカー等の他の産業用車両の油圧式パワーステアリング装置に本発明を適用することもできる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ステアリングホイールによる操舵の安定感を向上させることができる油圧式パワーステアリング技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の油圧式パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１を模式的に示す図である。
【図３】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図であって、スリーブ４０とスプール５０とが中立状態にある場合を示している。
【図４】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図であって、図３の中立状態からスリーブ４０に対してスプール５０が回転し、可変オリフィスＡ３が全開状態になった場合を示している。
【図５】スリーブ４０およびスプール５０の横断面図であって、図４の全開状態からスリーブ４０に対してスプール５０が更に回転し、可変オリフィスＡ３が全閉状態になった場合を示している。
【図６】本実施の形態におけるスリーブ４０とスプール５０との回転差とオリフィス面積との関係を示す図である。
【図７】別実施の形態におけるスリーブ４０とスプール５０との回転差とオリフィス面積との関係を示す図である。
【図８】従来の油圧式パワーステアリング装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２，３，５…油供給径路
４…油バイパス径路
１０…油タンク
１１…油圧ポンプ
１２…フローデバイダ分流弁
１６…ステアリングホイール
１７…パワーステアリングシリンダ
１８…車輪
２０…パワーステアリングバルブ
３０…メーターリング装置
４０…スリーブ
４２…貫通穴
５０…スプール
５１…軸部端
５２…溝部
Ａ１，Ａ２，Ａ３…可変オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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