車両用操舵装置
【課題】転舵反力によって転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を抑制することができ耐久性に優れた車両用操舵装置を提供する。
【解決手段】操舵に伴って路面からの転舵反力として転舵軸１８の第１の端部１８１に後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。第１の後輪の接地点における上方への接地反力によって、第１のナックルおよび第１のキングピンを介して、アクスルビーム２６の第１の端部２６１がねじり中心Ｃ１の回りに、左方から見て右回り（ねじりモーメントＭ１を参照）にねじられる。連結部材４３が前方Ｙ１に移動し、転舵軸１８の第１の端部１８１に前方Ｙ１への反対荷重Ｆ１を付与する。
【解決手段】操舵に伴って路面からの転舵反力として転舵軸１８の第１の端部１８１に後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。第１の後輪の接地点における上方への接地反力によって、第１のナックルおよび第１のキングピンを介して、アクスルビーム２６の第１の端部２６１がねじり中心Ｃ１の回りに、左方から見て右回り（ねじりモーメントＭ１を参照）にねじられる。連結部材４３が前方Ｙ１に移動し、転舵軸１８の第１の端部１８１に前方Ｙ１への反対荷重Ｆ１を付与する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤからステアリング・ナックルを介してラックに伝達されるラジアル荷重とスラスト荷重を弾性体を介して伝達するステアリング制御装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、電動モータによってボールナットを回転駆動し、そのボールナットの回転をボールねじロッドの軸方向移動に変換し、ボールねじロッドの両端に連結されたナックルを介して転舵輪を駆動する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２，３を参照）。
【０００３】
また、車体に支持可能なビーム部と、上記ビーム部の長手方向両端に固着される、キングピンを支持するためのボス部とを有し、上記ビーム部の内部に、前後上下が取り囲まれた空間が形成されたアクスルビームが提案されている（例えば特許文献４を参照。）
また、パワーステアリングモータによってボールねじ機構を介して軸方向に駆動されるシャフトの端部の動きを、リンク（タイロッド）および継手（ナックル）を介して、駆動する電動アクチュエータが提案されている（例えば特許文献５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平３−５６９４４号公報〔図６（ａ）〜（ｃ）、第１４頁第２８欄第９行〜第１６頁第３２欄第４２行〕
【特許文献２】特開平７−２３７５４９号号公報（図９、要約）
【特許文献３】特開平１０−２２６３４０号公報（要約）
【特許文献４】特開２００４−３３８８７２号公報（要約）
【特許文献５】特表２００７−５３１４８９号公報（図２、図１２、第５４段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業車両や福祉車両においては、後輪を転舵するタイプの車両が多く、そのような車両では、所要の操舵角を確保するためには、転舵輪としての後輪を大きな転舵角で転舵する必要がある。このため、転舵軸が、路面からの転舵反力による多大なラジアル荷重を受ける傾向にある。例えば、ステアバイワイヤ式の車両では、転舵軸に設けられたボールねじ機構やこれを駆動するアクチュエータが多大なラジアル荷重を受けて、耐久性が低下する。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、転舵反力によって転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を抑制することができ耐久性に優れた車両用操舵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】
上記目的を達成するため、本発明は、中央位置で車体に固定されたアクスルビーム（２６）の中央部近傍に固定された筒状のハウジング（２３）と、上記ハウジングから突出する第１および第２の端部（１８１，１８２）を有し、操舵部材（１３）の操作に伴って軸方向に駆動される転舵軸（１８）と、上記アクスルビームの上記第１および第２の端部にそれぞれ固定された第１および第２のキングピン（２７Ｌ，２７Ｒ）回りに揺動可能に支持され、転舵輪としての第１および第２の後輪（６Ｌ，６Ｒ）をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２のナックル（２５Ｌ，２５Ｒ）と、上記転舵軸の上記第１および第２の端部を上記第１および第２のナックルにそれぞれ連結する第１および第２のタイロッド（２４Ｌ，２４Ｒ）と、路面からの転舵反力として第１の後輪、第１のナックルおよび第１のタイロッドを介して転舵軸の第１の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重（Ｒ１）に抗する反対荷重（Ｆ１）を、転舵軸の第１の端部に付与する第１の反対荷重付与機構（４１）と、路面から転舵反力として第２の後輪、第２のナックルおよび第２のタイロッドを介して転舵軸の第２の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重（Ｒ２）に抗する反対荷重（Ｆ２）を、転舵軸の第２の端部に付与する第２の反対荷重付与機構（４２）と、を備え、各反対荷重付与機構は、対応する後輪の接地反力によって対応するナックルおよび対応するキングピンを介してアクスルビームの対応する端部がねじられるねじり運動を、上記転舵軸の対応する端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を含む、車両用操舵装置（９）を提供する（請求項１）。
【０００８】
本発明では、路面からの転舵反力として各後輪からタイロッドを介して例えば後方へのラジアル荷重が付与されるときに、反対荷重付与機構によって、上記ラジアル荷重に抗する例えば前方への反対荷重を付与することができる。したがって、転舵反力によるラジアル荷重の少なくとも一部を相殺して、転舵軸のラジアル負荷を軽減することができ、耐久性を向上することができる。各後輪の接地反力がキングピンを介してアクスルビームの対応する端部をねじるねじり運動を転舵軸の端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を用いて反対荷重を付与するので、構造が簡単であり、また、応答遅れもない。
【０００９】
具体的には、各タイロッドは、上記転舵軸の対応する端部に連結された第１の端部（２４Ｌ１，２４Ｒ１）と、対応するナックルの端部に連結された第２の端部（２４Ｌ２，２４Ｒ２）と、を含み、上記タイロッドの上記第１の端部が上記タイロッドの上記第２の端部よりも後方（Ｙ２）に配置されるときに、対応する後輪の接地点が、対応するキングピンよりも前方（Ｙ１）に配置されるようにしてある場合がある（請求項２）。
【００１０】
これにより、上記ねじり運動の方向を転舵反力の方向に関連付けることができ、転舵反力によるラジアル荷重とは反対の方向に、反対荷重を付与することが可能となる。例えば、転舵軸が左方に移動したときの転舵軸の第１の端部（例えば左の端部）に連結された第１のタイロッドの第１の端部よりも、第１のナックルに連結されたタイロッドの第２の端部が前方に位置するので、転舵軸の第１の端部（例えば左の端部）に後方へのラジアル荷重が働く。このとき、第１の（例えば左の）後輪の接地点が、第１のキングピンよりも前方に位置しているので、第１の（例えば左の）後輪の接地反力によって、第１のナックルおよび第２キングピンを介してアクスルビームの第１の（例えば左の）端部が、転舵軸を第１の方向（例えば左方）から見たときに第１の方向（例えば右回り）にねじられる。このようにアクスルビームの第１の端部（例えば左の端部）がねじられるねじり運動が、運動変換機構によって転舵軸の第１の（例えば左の）端部の前方への運動に変換される。
【００１１】
また、各運動変換機構は、前後方向に移動可能に支持され、上記アクスルビームの上記対応する端部と上記転舵軸の上記対応する端部とを連結する連結部材（４３）を含み、上記連結部材は、上記アクスルビームの上記対応する端部に連結された第１の連結部（４６）と、上記転舵軸の上記対応する端部を上記軸方向に移動可能に支持する軸受（４８）を介して上記転舵軸の上記対応する端部に連結された第２の連結部（４７）と、を含む場合がある（請求項３）。
【００１２】
この場合、連結部材を用いた簡単な構造で、アクスルビームがねじられたときに、転舵軸の対応する端部に対して、前方または後方への反対荷重を付与することができる。また、連結部材の第２の連結部が軸受を介して、転舵軸を軸方向に移動可能に支持しているので、連結部材が、転舵軸の軸方向移動を規制することがない。
また、上記アクスルビームの上記対応する端部および上記連結部材の上記第１の連結部の何れか一方に設けられた連結軸（５０）が、他方に設けられた連結孔（５１）に嵌合しており、上記連結孔は、上下方向に長い長孔を含む場合がある（請求項４）。この場合、アクスルビームがねじられたときに、連結軸および連結孔の上下方向の相対移動を許容することができるので、連結部材をスムーズに前後方向に移動させることができる。
【００１３】
また、各運動変換機構は、上記連結部材を前後方向に移動可能に支持する支持部材（４４）を含み、上記支持部材は、上記ハウジングに固定されている場合がある（請求項５）。この場合、連結部材を前後方向にスムーズに移動させることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置が適用されたフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。
【図２】転舵機構の一部破断概略斜視図である。
【図３】アクスルビームの平面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は図３のＶａ−Ｖａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】直進走行時の転舵機構の一部破断平面図である。
【図７】図６の状態の転舵機構の概略断面図である。
【図８】転舵角を増大させているときの転舵機構の一部破断平面図である。
【図９】図８の状態の転舵機構の概略断面図である。
【図１０】転舵角を減少させているときの転舵機構の一部破断平面図である。
【図１１】図１０の状態の転舵機構の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置が適用された荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。図１を参照して、フォークリフト１は、車体２と、その車体２の前部に設けられた荷役装置３と、車体２の後部に設けられたカウンタウェイト４と、車体２を支持する駆動輪としての前輪５と、車体２を支持する転舵輪としての第１および第２の後輪６Ｌ，６Ｒと、例えばエンジンを含む車両の駆動源７と、油圧源としての油圧ポンプ８と、後輪６を転舵するための車両用操舵装置９とを備えている。
【００１６】
図示していないが、エンジン等の駆動源７の動力は、トルクコンバータを経て、前後進切替および変速動作を行うトランスミッションに伝達され、さらに、デファレンシャルを経て左右の前輪５（駆動輪）に伝達されるようになっている。トランスミッションには、前進クラッチおよび後進クラッチが内蔵されている。
荷役装置３は、車体２によって昇降可能に且つチルト可能に支持された荷物積載部としてのフォーク１０と、フォーク１０を昇降させるための昇降シリンダ１１と、フォーク１０を傾動させるチルトシンリダ１２とを備える公知の構成である。
【００１７】
車両用操舵装置９は、手回しハンドルである操舵部材１３と転舵輪である後輪６Ｌ，６Ｒとの間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置として構成されている。操舵部材１３は、傾斜状のステアリングシャフト１４の上端に同伴回転可能に連結されている。また、操舵部材１３には、当該操舵部材１３を操作するためのノブ１５が、回転可能に取り付けられている。
【００１８】
車両用操舵装置９は、操舵部材１３の操作に応じて転舵輪としての後輪６Ｌ，６Ｒを転舵する転舵アクチュエータ１６と、操舵部材１３に反力（操舵反力）を付与する反力アクチュエータ１７とを備えている。
操舵部材１３の回転操作に応じて駆動される転舵アクチュエータ１６の動作を、車体２に支持された転舵軸１８の車幅方向（紙面とは直交する方向）の直線運動に変換し、この転舵軸１８の直線運動を転舵輪としての第１および第２の（左右の）後輪６Ｌ，６Ｒの転舵運動に変換することにより、転舵が達成されるようになっている。
【００１９】
本実施の形態では、転舵アクチュエータ１６および反力アクチュエータ１７は、それぞれ電動モータからなり、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）からなる制御装置１９よって駆動制御される。
制御装置１９には、操舵部材１３の操舵角を検出する操舵角センサ２０と、転舵輪としての後輪６Ｌ，６Ｒの転舵角を検出する転舵角センサ２１と、車速Ｖを検出する車速センサ２２と、車両の横加速度を検出する横加速度センサ（図示せず）、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ（図示せず）とが接続されている。
【００２０】
制御装置１９は、操舵角センサ２０によって入力検出された操舵角θh および車速センサ２２によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ２１によって検出された転舵角δW との偏差に基づいて、転舵アクチュエータ１６を駆動制御（転舵制御）する。
一方、制御装置１９は、センサ類２０，２１，…が出力する検出信号に基づいて、操舵部材１３の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路（図示せず）を介して、反力アクチュエータ１７を駆動制御（反力制御）する。
【００２１】
転舵機構Ａ１の概略斜視図である図２を参照して、転舵軸１８は、転舵アクチュエータ１６を内蔵するハウジング２３を挿通している。ハウジング２３内には、転舵アクチュエータ１６としての電動モータのロータの回転力を、転舵軸１８の軸方向移動に変換するボールねじ機構（図示せず）が収容されている。図示していないが、ボールねじ機構は、転舵軸１８の一部に設けられたねじ軸と、ねじ軸とボールを介して螺合し、上記ロータと一体回転する軸方向移動不能なボールナットとを有する公知の構成である。
【００２２】
転舵軸１８は、車幅方向Ｗ１に延び、ハウジング２３から左右に突出する第１の端部１８１（左端部に相当）および第２の端部１８２（右端部に相当）を有している。
転舵輪としての第１の（左の）後輪６Ｌは、転舵軸１８の第１の端部１８１に、第１のタイロッド２４Ｌおよび第１のナックル２５Ｌを介して連結されている。一方、転舵輪としての第２の（右の）後輪５Ｒは、転舵軸１８の第２の端部１８２に、第２のタイロッド２４Ｒおよび第２のナックル２５Ｒを介して連結されている。
【００２３】
第１のナックル２５Ｌは、アクスルビーム２６の第１の端部２６１（左端部）に固定された鉛直な第１のキングピン２７Ｌの回りに回転可能に支持されている。第１のナックル２５Ｌは、第１の後輪６Ｌを回転可能に支持している。一方、第２のナックル２５Ｒは、アクスルビーム２６の第２の端部２６２（右端部）に固定された第２のキングピン２７Ｒの回りに回転可能に支持されている。第２のナックル２５Ｒは、第２の後輪６Ｒを回転可能に支持している。
【００２４】
図３はアクスルビーム２６の平面図であり、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。図５（ａ）は、図３のＶａ−Ｖａ線に沿う断面図であり、図５（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。図３および図４に示すように、アクスルビーム２６は、車幅方向Ｗ１に長く延びている。アクスルビーム２６は、台形形状をなす上板２８および下板２９と、上板２８および下板２９間を連結する前板３０と、上板２８および下板２９間を連結する後板３１とを有している。図４に示すように、アクスルビーム２６の中央部の断面は、閉じた矩形をなしている。
【００２５】
また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、アクスルビーム２６の端部２６１，２６２から所定距離の間の部分の断面は、後方に開く溝形をなしている。このため、アクスルビーム２６の第１および第２の端部２６１，２６２は、アクスルビーム２６の中央部分と比較して、ねじれを生じ易くなっている。
アクスルビーム２６の長手方向の中央部において、前板３０および後板３１には、図示しないボルトを介して車体に固定するたのブラケット３２，３３が固定されている。すなわち、アクスルビーム２６は、その中央位置で車体２に固定されている。また、アクスルビーム２６の第１および第２の端部２６１，２６２には、キングピン挿通孔３４，３５が形成されている。
【００２６】
再び、図２を参照して、転舵軸１８を支持するハウジング２３は、アクスルビーム２６の前板３０の後面３０ａに、例えば左右一対の取付ブラケット３６，３７を介して固定されている。一対のブラケット３６，３７の間の距離は十分に確保されている。したがって、ハウジング２３は実質的に剛体として機能する。
転舵アクチュエータ１６の駆動力は、転舵軸１８に関連して設けられたボールねじ機構により、転舵軸１８の軸方向Ｘの直線運動に変換される。この転舵軸１８の直線運動は、転舵軸１８の両端から突出して設けられた第１および第２のタイロッド２４Ｌ，２４Ｒに伝達され、第１および第２のナックル２５Ｌ，２５Ｒの揺動を引き起こす。これにより、対応するナックル２５Ｌ，２５Ｒに支持された転舵輪６Ｌ，６Ｒの転舵が達成される。 転舵軸６、第１および第２のタイロッド２４Ｌ，２４Ｒ、第１および第２のナックル２５Ｌ，２５Ｒ並びにボールねじ機構などにより、転舵輪６Ｌ，６Ｒを転舵するための転舵機構Ａ１が構成されている。
【００２７】
本実施の形態の主に特徴とするところは、車両用操舵装置９が、第１の反対荷重付与機構４１および第２の反対荷重付与機構４２を備えている点にある。
第１の反対荷重付与機構４１は、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌ、第１のナックル２５Ｌおよび第１のタイロッド２４Ｌを介して転舵軸１８の第１の端部１８１に伝達される前後方向のラジアル荷重Ｒ１に抗する反対荷重Ｆ１を、転舵軸１８の第１の端部１８１に付与するように機能する。
【００２８】
また、第２の反対荷重付与機構４２は、路面から転舵反力として第２の後輪６Ｒ、第２のナックル２５Ｒおよび第２のタイロッド２４Ｒを介して転舵軸１８の第２の端部１８２に伝達される前後方向のラジアル荷重Ｒ２に抗する反対荷重Ｆ２を、転舵軸１８の第２の端部１８２に付与するように機能する。
第１の反対荷重付与機構４１は、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１における接地反力Ｑ１によって第１のナックル２５Ｌおよび第１のキングピン２７Ｌを介してアクスルビーム２６の第１の端部２６１が、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１の回りにねじられるねじり運動（ねじり中心Ｃ１回りのねじりモーメントＭ１を参照）を、転舵軸１８の第１の端部１８１の前後方向の運動に変換する運動変換機構を構成している。
【００２９】
第２の反対荷重付与機構４２は、第２の後輪６Ｒの接地点Ｐ２における接地反力Ｑ２によって第２のナックル２５Ｒおよび第２のキングピン２７Ｒを介してアクスルビーム２６の第１の端部２６２が、ねじられるねじり運動（ねじり中心Ｃ２回りのねじりモーメントＭ２を参照）を、転舵軸１８の第２の端部１８２の前後方向の運動に変換する運動変換機構を構成している。
【００３０】
第１のタイロッド２４Ｌは、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結された第１の端部２４Ｌ１と、第１のナックル２５Ｌの端部に連結された第２の端部２４Ｌ２とを有している。図８に示すように、第１のタイロッド２４Ｌの第１の端部２４Ｌ１が、第２の端部２４Ｌ２よりも後方に配置されるときに、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１が、第１のキングピン２７Ｌよりも前方Ｙ１に配置されるようにしてある。
【００３１】
同じく、第２のタイロッド２４Ｒは、転舵軸１８の第２の端部１８２に連結された第１の端部２４Ｒ１と、第２のナックル２５Ｒの端部に連結された第２の端部２４Ｒ２とを有している。第２のタイロッド２４Ｒの第１の端部２４Ｒ１が、第２の端部２４Ｒ２よりも所定量以上、後方Ｙ２に配置されるときに、第２の後輪６Ｒの接地点Ｐ２が、第２のキングピン２７Ｒよりも後方Ｙ２に配置されるようにしてある。
【００３２】
第１の反対荷重付与機構４１および第２の反対荷重付与機構４２をそれぞれ構成する運動変換機構は、左右対称の構成であるので、第１の反対荷重付与機構４１の構成に則して説明する。
図６および図７に示すように、第１の反対荷重付与機構４１としての運動変換機構は、アクスルビーム２６の第１の端部２６１および転舵軸１８の第１の端部１８１を連結する連結部材４３と、ハウジング２３の端面に固定され、連結部材４３を前後に移動可能に支持する支持部材４４とを備えている。
【００３３】
連結部材４３は、前後方向に延びる主体部４５と、主体部４５の前端に設けられ、アクスルビーム２６の第１の端部２６１に連結された第１の連結部４６と、主体部４５の後半部に固定された下向き溝形をなす第２の連結部４７とを備えている。
第２の連結部４７は、転舵軸１８の第１の端部１８１を軸方向Ｘに移動可能に支持する軸受４８を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結されている。軸受４８としては、転舵軸１８を挟んで対向する一対の針状ころ軸受を用いることができる。軸受４８として、転舵軸１８の周囲を取り囲む環状のブッシュその他の公知の直線運動軸受を用いるようにしてもよい。
【００３４】
アクスルビーム２６の前板３０に形成された挿通溝４９に、連結部材４３の第１の連結部４６が挿通されている。挿通溝４９の壁面に支持された連結軸５０が、連結部材４３の第１の連結部４６に設けられた連結孔５１に遊嵌されている。連結孔５１は、上下方向に長い長孔からなっている。これにより、連結部材４３の第１の連結部４６が、アクスルビーム２６の前板３０に揺動可能に支持されている。
【００３５】
また、連結軸５の位置は、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１よりも下方に配置されている。これにより、アクスルビーム２６がねじられたときに、連結部材４３を前後移動させて、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に前後方向の反対荷重Ｆ１を付与できるようになっている。
支持部材４４は、連結部材４３の主体部４５を挿通させる挿通孔を有しており、該挿通孔に保持した図示しないすべり軸受等を介して、主体部４５を前後方向に移動可能に支持する。
【００３６】
本実施の形態によれば、例えば操舵部材１３が左方向に操舵されて、転舵軸１８が左方Ｘ１に移動すると、この移動に伴って、図８に示すように、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌから第１のタイロッド２４Ｌを介して例えば後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が負荷されるのは、第１の後輪６Ｌの転舵角が増大しているときに、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結された第１のタイロッド２４Ｌの第１の端部２４Ｌ１が、第１のナックル２５Ｌに連結された第２の端部２４Ｌよりも後方Ｙ２に配置されていることによる。リンク機構としての第１のタイロッド２４Ｌは軸力のみを伝達するからである。
【００３７】
ここで、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１が、第１のキングピン２７Ｌよりも前方Ｙ１に位置している。したがって、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１における上方への接地反力Ｑ１（図２を参照）によって、第１のナックル２５Ｌおよび第１のキングピン２７Ｌを介して、アクスルビーム２６の第１の端部２６１が、図９に示すように、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１の回りに、左方から見て右回り（ねじりモーメントＭ１を参照）にねじられる。
【００３８】
これにより、アクスルビーム２６は、ねじり中心Ｃ１よりも下方にある部分が前方Ｙ１に移動するので、ねじり中心Ｃ１よりも下方位置で、アクスルビーム２６に連結された連結部材４３も前方Ｙ１に移動する。したがって、連結部材４３は、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に前方Ｙ１への反対荷重Ｆ１を付与することができる。
【００３９】
一方、図８の状態から、操舵部材１３が右方向に操舵されて、図１０に示すように、転舵軸１８が右方Ｘ２へ移動しようとすると、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌから第１のタイロッド２４Ｌを介して、図１０および図１１に示すように、前方Ｙ１へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。また、このとき、図１１に示すように、アクスルビーム２６がねじり戻されることから、連結部材４３が後方Ｙ２へ移動し、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に、後方Ｙ２への反対荷重Ｆ１を付与することができる。
【００４０】
このように、第１の反対荷重付与機構４１によって、ラジアル荷重Ｒ１に抗する反対荷重Ｆ１を転舵軸１８の第１の端部１８１に付与することができる。したがって、転舵反力によるラジアル荷重Ｒ１の少なくとも一部を相殺して、転舵軸１８の第１の端部１８１のラジアル負荷を軽減することができる。同様に、第２の反対荷重付与機構４２についても、転舵軸１８の第２の端部１８２のラジアル負荷を軽減することができる。ラジアル負荷の軽減により、車両用操舵装置９の耐久性を向上することができる。
【００４１】
第１および第２の後輪６Ｌ，６Ｒの接地反力Ｑ１，Ｑ２が、対応するキングピン２７Ｌ，２７Ｒを介してアクスルビームの２６の対応する端部２６１，２６２をねじるねじり運動を、転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２の前後方向の運動に変換する運動変換機構を用いて反対荷重を付与するので、構造が簡単であり、また、応答遅れもない。
また、各反対荷重付与機構４１，４２の運動変換機構が、前後方向に移動可能に支持された連結部材４３を含み、連結部材４３の第１の端部４６がアクスルビーム２６に連結され、連結部材４３の第２の連結部４７が転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２に連結されている。したがって、連結部材４３を用いた簡単な構造で、アクスルビーム２６がねじられたときに、転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２に対して、前方Ｙ１または後方Ｙ２への反対荷重Ｆ１を付与することができる。また、連結部材４３の第２の連結部４８が軸受４８を介して、転舵軸１８を軸方向Ｘに移動可能に支持しているので、連結部材４３が、転舵軸１８の軸方向移動を規制することがない。
【００４２】
また、アクスルビーム２６の各端部２６１，２６２に設けられた連結軸５０が、連結部材４３の第１の連結部４６に設けられた連結孔５１に嵌合しており、連結孔５１が、上下方向に長い長孔とされている。したがって、アクスルビーム２６がねじられたときに、連結軸５０および連結孔５１の上下方向の相対移動を許容することができるので、連結部材４３をスムーズに前方Ｙ１または後方Ｙ２へ移動させることができる。
【００４３】
また、各反対荷重付与機構４１，４２の運動変換機構が、連結部材４３を前後方向に移動可能に支持する支持部材４４を含んでいるので、連結部材４３を前方Ｙ１または後方Ｙ２へスムーズに移動させることができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、アクスルビーム２６に上下方向に長い長孔からなる連結孔を設け、連結部材４３の第１の連結部４６に上記連結孔に嵌合する連結軸を設けるようにしてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…フォークリフト（荷役車両）、２…車体、３…荷役装置、６Ｌ…第１の後輪（転舵輪）、６Ｒ…第２の後輪（転舵輪）、９…車両用操舵装置、１３…操舵部材、１６…転舵アクチュエータ、１７…反力アクチュエータ、１９…制御装置、２３…ハウジング、２４Ｌ…第１のタイロッド、２４Ｒ…第２のタイロッド、２４Ｌ１，２４Ｒ１…第１の端部、２４Ｌ２，２４Ｒ２…第２の端部、２５Ｌ…第１のナックル、２５Ｒ…第２のナックル、２６…アクスルビーム、２６１…第１の端部、２６２…第２の端部、２７Ｌ…第１のキングピン、２７Ｒ…第２のキングピン、３０…前板、３２，３３…ブラケット、３６，３７…ブラケット、４１…第１の反対荷重付与機構（運動変換機構）、４２…第２の反対荷重付与機構（運動変換機構）、４３…連結部材、４４…支持部材、４５…主体部、４６…第１の連結部、４７…第２の連結部、４８…軸受、４９…挿通溝、５０…連結軸、５１…連結孔、Ｃ１…ねじり中心、Ｍ１，Ｍ２…ねじりモーメント、Ｘ…軸方向、Ｘ１…左方、Ｘ２…右方、Ｙ１…前方、Ｙ２…後方、Ｐ１，Ｐ２…接地点、Ｑ１，Ｑ２…接地反力
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用操舵装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤからステアリング・ナックルを介してラックに伝達されるラジアル荷重とスラスト荷重を弾性体を介して伝達するステアリング制御装置が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
また、電動モータによってボールナットを回転駆動し、そのボールナットの回転をボールねじロッドの軸方向移動に変換し、ボールねじロッドの両端に連結されたナックルを介して転舵輪を駆動する電動パワーステアリング装置が提案されている（例えば特許文献２，３を参照）。
【０００３】
また、車体に支持可能なビーム部と、上記ビーム部の長手方向両端に固着される、キングピンを支持するためのボス部とを有し、上記ビーム部の内部に、前後上下が取り囲まれた空間が形成されたアクスルビームが提案されている（例えば特許文献４を参照。）
また、パワーステアリングモータによってボールねじ機構を介して軸方向に駆動されるシャフトの端部の動きを、リンク（タイロッド）および継手（ナックル）を介して、駆動する電動アクチュエータが提案されている（例えば特許文献５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平３−５６９４４号公報〔図６（ａ）〜（ｃ）、第１４頁第２８欄第９行〜第１６頁第３２欄第４２行〕
【特許文献２】特開平７−２３７５４９号号公報（図９、要約）
【特許文献３】特開平１０−２２６３４０号公報（要約）
【特許文献４】特開２００４−３３８８７２号公報（要約）
【特許文献５】特表２００７−５３１４８９号公報（図２、図１２、第５４段落）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業車両や福祉車両においては、後輪を転舵するタイプの車両が多く、そのような車両では、所要の操舵角を確保するためには、転舵輪としての後輪を大きな転舵角で転舵する必要がある。このため、転舵軸が、路面からの転舵反力による多大なラジアル荷重を受ける傾向にある。例えば、ステアバイワイヤ式の車両では、転舵軸に設けられたボールねじ機構やこれを駆動するアクチュエータが多大なラジアル荷重を受けて、耐久性が低下する。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、転舵反力によって転舵軸に負荷されるラジアル荷重の影響を抑制することができ耐久性に優れた車両用操舵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】
上記目的を達成するため、本発明は、中央位置で車体に固定されたアクスルビーム（２６）の中央部近傍に固定された筒状のハウジング（２３）と、上記ハウジングから突出する第１および第２の端部（１８１，１８２）を有し、操舵部材（１３）の操作に伴って軸方向に駆動される転舵軸（１８）と、上記アクスルビームの上記第１および第２の端部にそれぞれ固定された第１および第２のキングピン（２７Ｌ，２７Ｒ）回りに揺動可能に支持され、転舵輪としての第１および第２の後輪（６Ｌ，６Ｒ）をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２のナックル（２５Ｌ，２５Ｒ）と、上記転舵軸の上記第１および第２の端部を上記第１および第２のナックルにそれぞれ連結する第１および第２のタイロッド（２４Ｌ，２４Ｒ）と、路面からの転舵反力として第１の後輪、第１のナックルおよび第１のタイロッドを介して転舵軸の第１の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重（Ｒ１）に抗する反対荷重（Ｆ１）を、転舵軸の第１の端部に付与する第１の反対荷重付与機構（４１）と、路面から転舵反力として第２の後輪、第２のナックルおよび第２のタイロッドを介して転舵軸の第２の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重（Ｒ２）に抗する反対荷重（Ｆ２）を、転舵軸の第２の端部に付与する第２の反対荷重付与機構（４２）と、を備え、各反対荷重付与機構は、対応する後輪の接地反力によって対応するナックルおよび対応するキングピンを介してアクスルビームの対応する端部がねじられるねじり運動を、上記転舵軸の対応する端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を含む、車両用操舵装置（９）を提供する（請求項１）。
【０００８】
本発明では、路面からの転舵反力として各後輪からタイロッドを介して例えば後方へのラジアル荷重が付与されるときに、反対荷重付与機構によって、上記ラジアル荷重に抗する例えば前方への反対荷重を付与することができる。したがって、転舵反力によるラジアル荷重の少なくとも一部を相殺して、転舵軸のラジアル負荷を軽減することができ、耐久性を向上することができる。各後輪の接地反力がキングピンを介してアクスルビームの対応する端部をねじるねじり運動を転舵軸の端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を用いて反対荷重を付与するので、構造が簡単であり、また、応答遅れもない。
【０００９】
具体的には、各タイロッドは、上記転舵軸の対応する端部に連結された第１の端部（２４Ｌ１，２４Ｒ１）と、対応するナックルの端部に連結された第２の端部（２４Ｌ２，２４Ｒ２）と、を含み、上記タイロッドの上記第１の端部が上記タイロッドの上記第２の端部よりも後方（Ｙ２）に配置されるときに、対応する後輪の接地点が、対応するキングピンよりも前方（Ｙ１）に配置されるようにしてある場合がある（請求項２）。
【００１０】
これにより、上記ねじり運動の方向を転舵反力の方向に関連付けることができ、転舵反力によるラジアル荷重とは反対の方向に、反対荷重を付与することが可能となる。例えば、転舵軸が左方に移動したときの転舵軸の第１の端部（例えば左の端部）に連結された第１のタイロッドの第１の端部よりも、第１のナックルに連結されたタイロッドの第２の端部が前方に位置するので、転舵軸の第１の端部（例えば左の端部）に後方へのラジアル荷重が働く。このとき、第１の（例えば左の）後輪の接地点が、第１のキングピンよりも前方に位置しているので、第１の（例えば左の）後輪の接地反力によって、第１のナックルおよび第２キングピンを介してアクスルビームの第１の（例えば左の）端部が、転舵軸を第１の方向（例えば左方）から見たときに第１の方向（例えば右回り）にねじられる。このようにアクスルビームの第１の端部（例えば左の端部）がねじられるねじり運動が、運動変換機構によって転舵軸の第１の（例えば左の）端部の前方への運動に変換される。
【００１１】
また、各運動変換機構は、前後方向に移動可能に支持され、上記アクスルビームの上記対応する端部と上記転舵軸の上記対応する端部とを連結する連結部材（４３）を含み、上記連結部材は、上記アクスルビームの上記対応する端部に連結された第１の連結部（４６）と、上記転舵軸の上記対応する端部を上記軸方向に移動可能に支持する軸受（４８）を介して上記転舵軸の上記対応する端部に連結された第２の連結部（４７）と、を含む場合がある（請求項３）。
【００１２】
この場合、連結部材を用いた簡単な構造で、アクスルビームがねじられたときに、転舵軸の対応する端部に対して、前方または後方への反対荷重を付与することができる。また、連結部材の第２の連結部が軸受を介して、転舵軸を軸方向に移動可能に支持しているので、連結部材が、転舵軸の軸方向移動を規制することがない。
また、上記アクスルビームの上記対応する端部および上記連結部材の上記第１の連結部の何れか一方に設けられた連結軸（５０）が、他方に設けられた連結孔（５１）に嵌合しており、上記連結孔は、上下方向に長い長孔を含む場合がある（請求項４）。この場合、アクスルビームがねじられたときに、連結軸および連結孔の上下方向の相対移動を許容することができるので、連結部材をスムーズに前後方向に移動させることができる。
【００１３】
また、各運動変換機構は、上記連結部材を前後方向に移動可能に支持する支持部材（４４）を含み、上記支持部材は、上記ハウジングに固定されている場合がある（請求項５）。この場合、連結部材を前後方向にスムーズに移動させることができる。
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る車両用操舵装置が適用されたフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。
【図２】転舵機構の一部破断概略斜視図である。
【図３】アクスルビームの平面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】（ａ）は図３のＶａ−Ｖａ線に沿う断面図であり、（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】直進走行時の転舵機構の一部破断平面図である。
【図７】図６の状態の転舵機構の概略断面図である。
【図８】転舵角を増大させているときの転舵機構の一部破断平面図である。
【図９】図８の状態の転舵機構の概略断面図である。
【図１０】転舵角を減少させているときの転舵機構の一部破断平面図である。
【図１１】図１０の状態の転舵機構の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の車両用操舵装置が適用された荷役車両としてのフォークリフトの概略構成を示す模式的側面図である。図１を参照して、フォークリフト１は、車体２と、その車体２の前部に設けられた荷役装置３と、車体２の後部に設けられたカウンタウェイト４と、車体２を支持する駆動輪としての前輪５と、車体２を支持する転舵輪としての第１および第２の後輪６Ｌ，６Ｒと、例えばエンジンを含む車両の駆動源７と、油圧源としての油圧ポンプ８と、後輪６を転舵するための車両用操舵装置９とを備えている。
【００１６】
図示していないが、エンジン等の駆動源７の動力は、トルクコンバータを経て、前後進切替および変速動作を行うトランスミッションに伝達され、さらに、デファレンシャルを経て左右の前輪５（駆動輪）に伝達されるようになっている。トランスミッションには、前進クラッチおよび後進クラッチが内蔵されている。
荷役装置３は、車体２によって昇降可能に且つチルト可能に支持された荷物積載部としてのフォーク１０と、フォーク１０を昇降させるための昇降シリンダ１１と、フォーク１０を傾動させるチルトシンリダ１２とを備える公知の構成である。
【００１７】
車両用操舵装置９は、手回しハンドルである操舵部材１３と転舵輪である後輪６Ｌ，６Ｒとの間の機械的な連結が断たれた、いわゆるステアバイワイヤ式の車両用操舵装置として構成されている。操舵部材１３は、傾斜状のステアリングシャフト１４の上端に同伴回転可能に連結されている。また、操舵部材１３には、当該操舵部材１３を操作するためのノブ１５が、回転可能に取り付けられている。
【００１８】
車両用操舵装置９は、操舵部材１３の操作に応じて転舵輪としての後輪６Ｌ，６Ｒを転舵する転舵アクチュエータ１６と、操舵部材１３に反力（操舵反力）を付与する反力アクチュエータ１７とを備えている。
操舵部材１３の回転操作に応じて駆動される転舵アクチュエータ１６の動作を、車体２に支持された転舵軸１８の車幅方向（紙面とは直交する方向）の直線運動に変換し、この転舵軸１８の直線運動を転舵輪としての第１および第２の（左右の）後輪６Ｌ，６Ｒの転舵運動に変換することにより、転舵が達成されるようになっている。
【００１９】
本実施の形態では、転舵アクチュエータ１６および反力アクチュエータ１７は、それぞれ電動モータからなり、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）からなる制御装置１９よって駆動制御される。
制御装置１９には、操舵部材１３の操舵角を検出する操舵角センサ２０と、転舵輪としての後輪６Ｌ，６Ｒの転舵角を検出する転舵角センサ２１と、車速Ｖを検出する車速センサ２２と、車両の横加速度を検出する横加速度センサ（図示せず）、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ（図示せず）とが接続されている。
【００２０】
制御装置１９は、操舵角センサ２０によって入力検出された操舵角θh および車速センサ２２によって検出された車速Ｖに基づいて、目標転舵角を設定し、この目標転舵角と転舵角センサ２１によって検出された転舵角δW との偏差に基づいて、転舵アクチュエータ１６を駆動制御（転舵制御）する。
一方、制御装置１９は、センサ類２０，２１，…が出力する検出信号に基づいて、操舵部材１３の操舵方向と逆方向の適当な反力が発生されるように、駆動回路（図示せず）を介して、反力アクチュエータ１７を駆動制御（反力制御）する。
【００２１】
転舵機構Ａ１の概略斜視図である図２を参照して、転舵軸１８は、転舵アクチュエータ１６を内蔵するハウジング２３を挿通している。ハウジング２３内には、転舵アクチュエータ１６としての電動モータのロータの回転力を、転舵軸１８の軸方向移動に変換するボールねじ機構（図示せず）が収容されている。図示していないが、ボールねじ機構は、転舵軸１８の一部に設けられたねじ軸と、ねじ軸とボールを介して螺合し、上記ロータと一体回転する軸方向移動不能なボールナットとを有する公知の構成である。
【００２２】
転舵軸１８は、車幅方向Ｗ１に延び、ハウジング２３から左右に突出する第１の端部１８１（左端部に相当）および第２の端部１８２（右端部に相当）を有している。
転舵輪としての第１の（左の）後輪６Ｌは、転舵軸１８の第１の端部１８１に、第１のタイロッド２４Ｌおよび第１のナックル２５Ｌを介して連結されている。一方、転舵輪としての第２の（右の）後輪５Ｒは、転舵軸１８の第２の端部１８２に、第２のタイロッド２４Ｒおよび第２のナックル２５Ｒを介して連結されている。
【００２３】
第１のナックル２５Ｌは、アクスルビーム２６の第１の端部２６１（左端部）に固定された鉛直な第１のキングピン２７Ｌの回りに回転可能に支持されている。第１のナックル２５Ｌは、第１の後輪６Ｌを回転可能に支持している。一方、第２のナックル２５Ｒは、アクスルビーム２６の第２の端部２６２（右端部）に固定された第２のキングピン２７Ｒの回りに回転可能に支持されている。第２のナックル２５Ｒは、第２の後輪６Ｒを回転可能に支持している。
【００２４】
図３はアクスルビーム２６の平面図であり、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。図５（ａ）は、図３のＶａ−Ｖａ線に沿う断面図であり、図５（ｂ）は図３のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。図３および図４に示すように、アクスルビーム２６は、車幅方向Ｗ１に長く延びている。アクスルビーム２６は、台形形状をなす上板２８および下板２９と、上板２８および下板２９間を連結する前板３０と、上板２８および下板２９間を連結する後板３１とを有している。図４に示すように、アクスルビーム２６の中央部の断面は、閉じた矩形をなしている。
【００２５】
また、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、アクスルビーム２６の端部２６１，２６２から所定距離の間の部分の断面は、後方に開く溝形をなしている。このため、アクスルビーム２６の第１および第２の端部２６１，２６２は、アクスルビーム２６の中央部分と比較して、ねじれを生じ易くなっている。
アクスルビーム２６の長手方向の中央部において、前板３０および後板３１には、図示しないボルトを介して車体に固定するたのブラケット３２，３３が固定されている。すなわち、アクスルビーム２６は、その中央位置で車体２に固定されている。また、アクスルビーム２６の第１および第２の端部２６１，２６２には、キングピン挿通孔３４，３５が形成されている。
【００２６】
再び、図２を参照して、転舵軸１８を支持するハウジング２３は、アクスルビーム２６の前板３０の後面３０ａに、例えば左右一対の取付ブラケット３６，３７を介して固定されている。一対のブラケット３６，３７の間の距離は十分に確保されている。したがって、ハウジング２３は実質的に剛体として機能する。
転舵アクチュエータ１６の駆動力は、転舵軸１８に関連して設けられたボールねじ機構により、転舵軸１８の軸方向Ｘの直線運動に変換される。この転舵軸１８の直線運動は、転舵軸１８の両端から突出して設けられた第１および第２のタイロッド２４Ｌ，２４Ｒに伝達され、第１および第２のナックル２５Ｌ，２５Ｒの揺動を引き起こす。これにより、対応するナックル２５Ｌ，２５Ｒに支持された転舵輪６Ｌ，６Ｒの転舵が達成される。 転舵軸６、第１および第２のタイロッド２４Ｌ，２４Ｒ、第１および第２のナックル２５Ｌ，２５Ｒ並びにボールねじ機構などにより、転舵輪６Ｌ，６Ｒを転舵するための転舵機構Ａ１が構成されている。
【００２７】
本実施の形態の主に特徴とするところは、車両用操舵装置９が、第１の反対荷重付与機構４１および第２の反対荷重付与機構４２を備えている点にある。
第１の反対荷重付与機構４１は、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌ、第１のナックル２５Ｌおよび第１のタイロッド２４Ｌを介して転舵軸１８の第１の端部１８１に伝達される前後方向のラジアル荷重Ｒ１に抗する反対荷重Ｆ１を、転舵軸１８の第１の端部１８１に付与するように機能する。
【００２８】
また、第２の反対荷重付与機構４２は、路面から転舵反力として第２の後輪６Ｒ、第２のナックル２５Ｒおよび第２のタイロッド２４Ｒを介して転舵軸１８の第２の端部１８２に伝達される前後方向のラジアル荷重Ｒ２に抗する反対荷重Ｆ２を、転舵軸１８の第２の端部１８２に付与するように機能する。
第１の反対荷重付与機構４１は、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１における接地反力Ｑ１によって第１のナックル２５Ｌおよび第１のキングピン２７Ｌを介してアクスルビーム２６の第１の端部２６１が、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１の回りにねじられるねじり運動（ねじり中心Ｃ１回りのねじりモーメントＭ１を参照）を、転舵軸１８の第１の端部１８１の前後方向の運動に変換する運動変換機構を構成している。
【００２９】
第２の反対荷重付与機構４２は、第２の後輪６Ｒの接地点Ｐ２における接地反力Ｑ２によって第２のナックル２５Ｒおよび第２のキングピン２７Ｒを介してアクスルビーム２６の第１の端部２６２が、ねじられるねじり運動（ねじり中心Ｃ２回りのねじりモーメントＭ２を参照）を、転舵軸１８の第２の端部１８２の前後方向の運動に変換する運動変換機構を構成している。
【００３０】
第１のタイロッド２４Ｌは、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結された第１の端部２４Ｌ１と、第１のナックル２５Ｌの端部に連結された第２の端部２４Ｌ２とを有している。図８に示すように、第１のタイロッド２４Ｌの第１の端部２４Ｌ１が、第２の端部２４Ｌ２よりも後方に配置されるときに、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１が、第１のキングピン２７Ｌよりも前方Ｙ１に配置されるようにしてある。
【００３１】
同じく、第２のタイロッド２４Ｒは、転舵軸１８の第２の端部１８２に連結された第１の端部２４Ｒ１と、第２のナックル２５Ｒの端部に連結された第２の端部２４Ｒ２とを有している。第２のタイロッド２４Ｒの第１の端部２４Ｒ１が、第２の端部２４Ｒ２よりも所定量以上、後方Ｙ２に配置されるときに、第２の後輪６Ｒの接地点Ｐ２が、第２のキングピン２７Ｒよりも後方Ｙ２に配置されるようにしてある。
【００３２】
第１の反対荷重付与機構４１および第２の反対荷重付与機構４２をそれぞれ構成する運動変換機構は、左右対称の構成であるので、第１の反対荷重付与機構４１の構成に則して説明する。
図６および図７に示すように、第１の反対荷重付与機構４１としての運動変換機構は、アクスルビーム２６の第１の端部２６１および転舵軸１８の第１の端部１８１を連結する連結部材４３と、ハウジング２３の端面に固定され、連結部材４３を前後に移動可能に支持する支持部材４４とを備えている。
【００３３】
連結部材４３は、前後方向に延びる主体部４５と、主体部４５の前端に設けられ、アクスルビーム２６の第１の端部２６１に連結された第１の連結部４６と、主体部４５の後半部に固定された下向き溝形をなす第２の連結部４７とを備えている。
第２の連結部４７は、転舵軸１８の第１の端部１８１を軸方向Ｘに移動可能に支持する軸受４８を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結されている。軸受４８としては、転舵軸１８を挟んで対向する一対の針状ころ軸受を用いることができる。軸受４８として、転舵軸１８の周囲を取り囲む環状のブッシュその他の公知の直線運動軸受を用いるようにしてもよい。
【００３４】
アクスルビーム２６の前板３０に形成された挿通溝４９に、連結部材４３の第１の連結部４６が挿通されている。挿通溝４９の壁面に支持された連結軸５０が、連結部材４３の第１の連結部４６に設けられた連結孔５１に遊嵌されている。連結孔５１は、上下方向に長い長孔からなっている。これにより、連結部材４３の第１の連結部４６が、アクスルビーム２６の前板３０に揺動可能に支持されている。
【００３５】
また、連結軸５の位置は、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１よりも下方に配置されている。これにより、アクスルビーム２６がねじられたときに、連結部材４３を前後移動させて、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に前後方向の反対荷重Ｆ１を付与できるようになっている。
支持部材４４は、連結部材４３の主体部４５を挿通させる挿通孔を有しており、該挿通孔に保持した図示しないすべり軸受等を介して、主体部４５を前後方向に移動可能に支持する。
【００３６】
本実施の形態によれば、例えば操舵部材１３が左方向に操舵されて、転舵軸１８が左方Ｘ１に移動すると、この移動に伴って、図８に示すように、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌから第１のタイロッド２４Ｌを介して例えば後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。後方Ｙ２へのラジアル荷重Ｒ１が負荷されるのは、第１の後輪６Ｌの転舵角が増大しているときに、転舵軸１８の第１の端部１８１に連結された第１のタイロッド２４Ｌの第１の端部２４Ｌ１が、第１のナックル２５Ｌに連結された第２の端部２４Ｌよりも後方Ｙ２に配置されていることによる。リンク機構としての第１のタイロッド２４Ｌは軸力のみを伝達するからである。
【００３７】
ここで、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１が、第１のキングピン２７Ｌよりも前方Ｙ１に位置している。したがって、第１の後輪６Ｌの接地点Ｐ１における上方への接地反力Ｑ１（図２を参照）によって、第１のナックル２５Ｌおよび第１のキングピン２７Ｌを介して、アクスルビーム２６の第１の端部２６１が、図９に示すように、アクスルビーム２６のねじり中心Ｃ１の回りに、左方から見て右回り（ねじりモーメントＭ１を参照）にねじられる。
【００３８】
これにより、アクスルビーム２６は、ねじり中心Ｃ１よりも下方にある部分が前方Ｙ１に移動するので、ねじり中心Ｃ１よりも下方位置で、アクスルビーム２６に連結された連結部材４３も前方Ｙ１に移動する。したがって、連結部材４３は、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に前方Ｙ１への反対荷重Ｆ１を付与することができる。
【００３９】
一方、図８の状態から、操舵部材１３が右方向に操舵されて、図１０に示すように、転舵軸１８が右方Ｘ２へ移動しようとすると、路面からの転舵反力として第１の後輪６Ｌから第１のタイロッド２４Ｌを介して、図１０および図１１に示すように、前方Ｙ１へのラジアル荷重Ｒ１が付与される。また、このとき、図１１に示すように、アクスルビーム２６がねじり戻されることから、連結部材４３が後方Ｙ２へ移動し、第２の連結部４７を介して、転舵軸１８の第１の端部１８１に、後方Ｙ２への反対荷重Ｆ１を付与することができる。
【００４０】
このように、第１の反対荷重付与機構４１によって、ラジアル荷重Ｒ１に抗する反対荷重Ｆ１を転舵軸１８の第１の端部１８１に付与することができる。したがって、転舵反力によるラジアル荷重Ｒ１の少なくとも一部を相殺して、転舵軸１８の第１の端部１８１のラジアル負荷を軽減することができる。同様に、第２の反対荷重付与機構４２についても、転舵軸１８の第２の端部１８２のラジアル負荷を軽減することができる。ラジアル負荷の軽減により、車両用操舵装置９の耐久性を向上することができる。
【００４１】
第１および第２の後輪６Ｌ，６Ｒの接地反力Ｑ１，Ｑ２が、対応するキングピン２７Ｌ，２７Ｒを介してアクスルビームの２６の対応する端部２６１，２６２をねじるねじり運動を、転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２の前後方向の運動に変換する運動変換機構を用いて反対荷重を付与するので、構造が簡単であり、また、応答遅れもない。
また、各反対荷重付与機構４１，４２の運動変換機構が、前後方向に移動可能に支持された連結部材４３を含み、連結部材４３の第１の端部４６がアクスルビーム２６に連結され、連結部材４３の第２の連結部４７が転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２に連結されている。したがって、連結部材４３を用いた簡単な構造で、アクスルビーム２６がねじられたときに、転舵軸１８の対応する端部１８１，１８２に対して、前方Ｙ１または後方Ｙ２への反対荷重Ｆ１を付与することができる。また、連結部材４３の第２の連結部４８が軸受４８を介して、転舵軸１８を軸方向Ｘに移動可能に支持しているので、連結部材４３が、転舵軸１８の軸方向移動を規制することがない。
【００４２】
また、アクスルビーム２６の各端部２６１，２６２に設けられた連結軸５０が、連結部材４３の第１の連結部４６に設けられた連結孔５１に嵌合しており、連結孔５１が、上下方向に長い長孔とされている。したがって、アクスルビーム２６がねじられたときに、連結軸５０および連結孔５１の上下方向の相対移動を許容することができるので、連結部材４３をスムーズに前方Ｙ１または後方Ｙ２へ移動させることができる。
【００４３】
また、各反対荷重付与機構４１，４２の運動変換機構が、連結部材４３を前後方向に移動可能に支持する支持部材４４を含んでいるので、連結部材４３を前方Ｙ１または後方Ｙ２へスムーズに移動させることができる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、アクスルビーム２６に上下方向に長い長孔からなる連結孔を設け、連結部材４３の第１の連結部４６に上記連結孔に嵌合する連結軸を設けるようにしてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…フォークリフト（荷役車両）、２…車体、３…荷役装置、６Ｌ…第１の後輪（転舵輪）、６Ｒ…第２の後輪（転舵輪）、９…車両用操舵装置、１３…操舵部材、１６…転舵アクチュエータ、１７…反力アクチュエータ、１９…制御装置、２３…ハウジング、２４Ｌ…第１のタイロッド、２４Ｒ…第２のタイロッド、２４Ｌ１，２４Ｒ１…第１の端部、２４Ｌ２，２４Ｒ２…第２の端部、２５Ｌ…第１のナックル、２５Ｒ…第２のナックル、２６…アクスルビーム、２６１…第１の端部、２６２…第２の端部、２７Ｌ…第１のキングピン、２７Ｒ…第２のキングピン、３０…前板、３２，３３…ブラケット、３６，３７…ブラケット、４１…第１の反対荷重付与機構（運動変換機構）、４２…第２の反対荷重付与機構（運動変換機構）、４３…連結部材、４４…支持部材、４５…主体部、４６…第１の連結部、４７…第２の連結部、４８…軸受、４９…挿通溝、５０…連結軸、５１…連結孔、Ｃ１…ねじり中心、Ｍ１，Ｍ２…ねじりモーメント、Ｘ…軸方向、Ｘ１…左方、Ｘ２…右方、Ｙ１…前方、Ｙ２…後方、Ｐ１，Ｐ２…接地点、Ｑ１，Ｑ２…接地反力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央位置で車体に固定されたアクスルビームの中央部近傍に固定された筒状のハウジングと、
上記ハウジングから突出する第１および第２の端部を有し、操舵部材の操作に伴って軸方向に駆動される転舵軸と、
上記アクスルビームの上記第１および第２の端部にそれぞれ固定された第１および第２のキングピン回りに揺動可能に支持され、転舵輪としての第１および第２の後輪をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２のナックルと、
上記転舵軸の上記第１および第２の端部を上記第１および第２のナックルにそれぞれ連結する第１および第２のタイロッドと、
路面からの転舵反力として第１の後輪、第１のナックルおよび第１のタイロッドを介して転舵軸の第１の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重に抗する反対荷重を、転舵軸の第１の端部に付与する第１の反対荷重付与機構と、
路面から転舵反力として第２の後輪、第２のナックルおよび第２のタイロッドを介して転舵軸の第２の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重に抗する反対荷重を、転舵軸の第２の端部に付与する第２の反対荷重付与機構と、を備え、
各反対荷重付与機構は、対応する後輪の接地反力によって対応するナックルおよび対応するキングピンを介してアクスルビームの対応する端部がねじられるねじり運動を、上記転舵軸の対応する端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、各タイロッドは、上記転舵軸の対応する端部に連結された第１の端部と、対応するナックルの端部に連結された第２の端部と、を含み、
上記タイロッドの上記第１の端部が上記タイロッドの上記第２の端部よりも後方に配置されるときに、対応する後輪の接地点が、対応するキングピンよりも前方に配置されるようにしてある車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、各運動変換機構は、前後方向に移動可能に支持され、上記アクスルビームの上記対応する端部と上記転舵軸の上記対応する端部とを連結する連結部材を含み、
上記連結部材は、上記アクスルビームの上記対応する端部に連結された第１の連結部と、上記転舵軸の上記対応する端部を上記軸方向に移動可能に支持する軸受を介して上記転舵軸の上記対応する端部に連結された第２の連結部と、を含む車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、上記アクスルビームの上記対応する端部および上記連結部材の上記第１の連結部の何れか一方に設けられた連結軸が、他方に設けられた連結孔に嵌合しており、
上記連結孔は、上下方向に長い長孔を含む車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項３において、各運動変換機構は、上記連結部材を前後方向に移動可能に支持する支持部材を含み、
上記支持部材は、上記ハウジングに固定されている車両用操舵装置。
【請求項１】
中央位置で車体に固定されたアクスルビームの中央部近傍に固定された筒状のハウジングと、
上記ハウジングから突出する第１および第２の端部を有し、操舵部材の操作に伴って軸方向に駆動される転舵軸と、
上記アクスルビームの上記第１および第２の端部にそれぞれ固定された第１および第２のキングピン回りに揺動可能に支持され、転舵輪としての第１および第２の後輪をそれぞれ回転可能に支持する第１および第２のナックルと、
上記転舵軸の上記第１および第２の端部を上記第１および第２のナックルにそれぞれ連結する第１および第２のタイロッドと、
路面からの転舵反力として第１の後輪、第１のナックルおよび第１のタイロッドを介して転舵軸の第１の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重に抗する反対荷重を、転舵軸の第１の端部に付与する第１の反対荷重付与機構と、
路面から転舵反力として第２の後輪、第２のナックルおよび第２のタイロッドを介して転舵軸の第２の端部に伝達される前後方向のラジアル荷重に抗する反対荷重を、転舵軸の第２の端部に付与する第２の反対荷重付与機構と、を備え、
各反対荷重付与機構は、対応する後輪の接地反力によって対応するナックルおよび対応するキングピンを介してアクスルビームの対応する端部がねじられるねじり運動を、上記転舵軸の対応する端部の前後方向の運動に変換する運動変換機構を含む、車両用操舵装置。
【請求項２】
請求項１において、各タイロッドは、上記転舵軸の対応する端部に連結された第１の端部と、対応するナックルの端部に連結された第２の端部と、を含み、
上記タイロッドの上記第１の端部が上記タイロッドの上記第２の端部よりも後方に配置されるときに、対応する後輪の接地点が、対応するキングピンよりも前方に配置されるようにしてある車両用操舵装置。
【請求項３】
請求項２において、各運動変換機構は、前後方向に移動可能に支持され、上記アクスルビームの上記対応する端部と上記転舵軸の上記対応する端部とを連結する連結部材を含み、
上記連結部材は、上記アクスルビームの上記対応する端部に連結された第１の連結部と、上記転舵軸の上記対応する端部を上記軸方向に移動可能に支持する軸受を介して上記転舵軸の上記対応する端部に連結された第２の連結部と、を含む車両用操舵装置。
【請求項４】
請求項３において、上記アクスルビームの上記対応する端部および上記連結部材の上記第１の連結部の何れか一方に設けられた連結軸が、他方に設けられた連結孔に嵌合しており、
上記連結孔は、上下方向に長い長孔を含む車両用操舵装置。
【請求項５】
請求項３において、各運動変換機構は、上記連結部材を前後方向に移動可能に支持する支持部材を含み、
上記支持部材は、上記ハウジングに固定されている車両用操舵装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−５６４１０（Ｐ２０１２−５６４１０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２００４６９（Ｐ２０１０−２００４６９）
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月８日（２０１０．９．８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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