JP2001001918A - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流れ制御用のバルブを必要とせず、消費電力
の少ない応答性の良好な油圧式パワーステアリング装置
を提供すること。 【解決手段】 ハンドル１２の操作により操舵輪１０を
操舵させる油圧式パワーステアリング装置において、複
動型の操舵用の油圧シリンダ２６と、各ポート４８ａ，
ｂが油圧シリンダの各容積室３０ａ，ｂに連通されてい
る２方向流れ型の油圧ポンプ４６と、油圧ポンプを作動
させる可逆型電動モータ２２と、ハンドル操作状態を検
出する手段１８と、この検出手段により検出されたハン
ドル操作状態に基づき電動モータを制御する制御手段２
０とを備えることを特徴とする。この構成においては、
油圧ポンプの回転方向と速度を変えるだけで、油圧シリ
ンダに対する作動油の流れの向きと量を直接制御するこ
とができ、流れ制御用バルブは不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、特にフォー
クリフトのような産業車両に用いられる油圧式パワース
テアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフト等の産業車両において
は、大きな操舵力が得られるという特徴から、油圧シリ
ンダ（以下「ステアリングシリンダ」という）を用いて
操舵輪を操舵する油圧式パワーステアリング装置が広く
採用されている。従来一般の油圧式パワーステアリング
装置は、ハンドル操作に基づいてロータリバルブ等の流
れ制御用バルブを切り換え、ステアリングシリンダに対
する作動油の供給量及び流れの向きを調整して操舵輪の
操舵制御を行うよう構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の油圧
式パワーステアリング装置においては、ハンドル操作の
応答性を高めるために、すなわち、ハンドル操作を行い
バルブが切り換えられた場合に作動油が遅延することな
くステアリングシリンダに供給されるように、油圧ポン
プを常時動作させ、作動油を常に循環させている。この
ため、操舵を行っていない状態であっても、油圧ポンプ
を駆動する電動モータには電力が供給され続け、無駄な
電力が消費されているという問題がある。

【０００４】また、流れ制御用のバルブ、特にロータリ
バルブは高精度、高耐久性であることが求められている
ことから、高価であるという問題点もある。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、バルブによる作動油の流れ制御を
不要とし、消費電力の少ない応答性の良好な油圧式パワ
ーステアリング装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る本発明は、ハンドルの操作により操
舵輪を操舵させる油圧式パワーステアリング装置におい
て、操舵輪を操舵させる複動型のステアリングシリンダ
（油圧シリンダ）と、回転軸の回転方向に応じて２つの
ポートの吐出し側が切り換えられるよう構成されてお
り、各ポートがそれぞれステアリングシリンダの各容積
室に連通されている２方向流れ型の第１の油圧ポンプ
と、第１の油圧ポンプを作動させる可逆型の電動モータ
と、ハンドルの操作状態を検出するハンドル操作状態検
出手段と、ハンドル操作状態検出手段により検出された
ハンドルの操作状態に基づき、第１の油圧ポンプの回転
軸を所定の方向に回転させ、一方のポートからステアリ
ングシリンダの対応の容積室に作動油を供給するよう、
電動モータを制御する制御手段とを備えることを特徴と
している。

【０００７】この構成においては、ステアリングシリン
ダの油圧源となる油圧ポンプが２方向流れ型であるた
め、その回転軸の回転方向と回転速度を変えるだけで、
ステアリングシリンダに対する作動油の流れの向きと量
を直接制御することができる。従って、流れ制御用のバ
ルブを必要としない。また、油圧ポンプからの作動油の
流れが既に制御流れとなっているので、遅れが少なく、
従って操舵時にのみ油圧ポンプを作動、すなわち電動モ
ータへの給電を行えばよい。

【０００８】本発明による油圧式パワーステアリング装
置は、更に、操舵輪の操舵状態を検出する操舵状態検出
手段を備え、制御手段が、この操舵状態検出手段により
検出された操舵輪の操舵状態に基いて動モータを制御す
るようにすることが好適である。

【０００９】また、第１の油圧ポンプの各ポートから延
びる油圧ライン間に、一方の油圧ラインの圧力が所定値
を越えた場合に他方の油圧ラインに作動油を逃すための
バイパス手段を設けることが有効である。これにより、
例えばタイヤロック時に油圧ポンプを作動させても、作
動油はステアリングシリンダへは流れず、油圧ラインに
過負荷状態が生ずるのを防止することができる。

【００１０】更に、請求項４に係る本発明による油圧式
パワーステアリング装置は、上記構成要素の他に、ハン
ドルにより直接作動される２方向流れ型の第２の油圧ポ
ンプと、この第２の油圧ポンプの各ポートから延びる油
圧ライン間に設けられ、常閉型の開閉弁を有するバイパ
スラインとを備え、制御手段が、車両のイグニッション
スイッチをオンした場合に開閉弁を開放するよう制御す
ることを特徴としている。

【００１１】キーオフ時、電動モータは作動せず、第１
の油圧ポンプを油圧源とすることはできないが、常閉型
の開閉弁は閉じられており、第２の油圧ポンプがステア
リングシリンダに対する油圧源となる。よって、キーオ
フ時であってもステアリングシリンダに作動油が供給さ
れ、操舵が可能となる。また、キーオン時には開閉弁が
開き、バイパスラインを通して油圧ポンプのポート間は
連通するので、第２の油圧ポンプが油圧源となることは
なく、第１の油圧ポンプによりステアリングシリンダは
駆動される。

【００１２】なお、車両のイグニッションスイッチをオ
ンした状態であってタイヤロックが生じた場合には、開
閉弁を閉じるよう制御するとよい。かかる場合、第２の
油圧ポンプから作動油がステアリングシリンダに流れよ
うとするが、ステアリングシリンダ内のピストンはタイ
ヤロックにより拘束されているので、第２の油圧ポンプ
からの作動油の流れには大きな抵抗が加わり、ハンドル
を動かすことが困難となる。

【００１３】更に、請求項６に係る本発明の油圧式パワ
ーステアリング装置においては、第１の油圧ポンプの回
転軸とハンドルとを機械的に伝動可能に連結し、ハンド
ルから第１の油圧ポンプの回転軸に加えられるトルクを
電動モータが助勢するよう制御手段が電動モータを制御
することとしている。この場合、例えばキーオフ状態等
で電動モータを駆動できない状態でも、ハンドルにより
第１の油圧ポンプを直接作動させ、操舵を行うことがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の好適な
実施形態について詳細に説明する。なお、全図を通し、
同一又は相当部分には同一符号を付し、繰り返しとなる
説明は省略する。

【００１５】図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧
式パワーステアリング装置の全体構成を示す説明図であ
る。このパワーステアリング装置は、後車輪が操舵輪１
０となるフォークリフトに適用されるものであり、操舵
を行うためのハンドル（ステアリングホイール）１２
と、操舵輪１０を操舵させる操舵機構１４とが機械的に
分離されたいわゆる分離型となっている。この分離型パ
ワーステアリング装置は、ハンドル１２と操舵機構１４
との間に機械的な伝動機構がないため、機台（図示しな
い）内の空間を有効利用することができる。特に、フォ
ークリフトにあっては油圧配管を機台内に配するため、
配管等のレイアウトの自由度が増すという利点がある。

【００１６】ハンドル１２からはステアリングシャフト
１６が下方に延び、回転可能に支持されている。ステア
リングシャフト１６の中間部分には、ハンドル１２の操
作状態を検出するための検出手段として、ロータリエン
コーダ１８が取り付けられている。ロータリエンコーダ
１８としては、基準位置からの回転角、回転速度及び回
転方向を検出することができる絶対値型が好適である。
ロータリエンコーダ１８の出力部は、操舵輪１０の操舵
を総合的に制御するマイクロコンピュータ等からなる制
御装置２０に接続されている。後述するが、制御装置２
０は、ロータリエンコーダ１８からの出力信号に基づ
き、ステアリングシャフト１６の回転角、回転速度及び
回転方向、すなわちハンドル１２の操作状態を検知し、
その結果から、操舵機構１４における電動モータ２２を
制御するようになっている。

【００１７】ステアリングシャフト１６の下端には、当
該ステアリングシャフト１６、ひいてはハンドル１２に
負荷を加える負荷装置２４が接続されている。負荷装置
２４は、ステアリングシャフト１６が操舵機構１４から
機械的に分離されていることによる操作性の低下を補填
するものであり、操舵輪１０の状態に応じた負荷を発生
させ、運転者に通常の非分離型ステアリング装置と同等
の操舵感覚を与えようとするものである。本実施形態に
おける負荷装置２４は、操舵輪１０がステアリングエン
ド（操舵限界）に達した場合や、その他のタイヤロック
状態となった場合に、ハンドル１２のそれ以上の回転操
作を規制すると共に、ハンドル１２の回転速度が操舵輪
１０の回動速度（操舵速度）から大幅にずれないようハ
ンドル１２の回転操作に追従限界を与えている。このよ
うな負荷装置２４としては、従来から電気モータを用い
たもの等が提案されているが、本実施形態のものは油圧
回路から構成されている。負荷装置２４の構成について
は後述する。

【００１８】操舵機構１４は、操舵輪１０を操舵させる
駆動源としてステアリングシリンダ２６を備えている。
このステアリングシリンダ２６は複動両ロッド型の油圧
シリンダであり、シリンダチューブ２８と、その内部を
２つの容積室３０ａ，３０ｂに区画し且つ往復動可能に
配置されたピストン３２と、ピストン３２の各面に取り
付けられシリンダチューブ２８の各端面から延出してい
る１対の操舵ロッド３４とから構成されている。シリン
ダチューブ２８は機台側、例えばリアアクスルビーム
（図示しない）に固定され、各操舵ロッド３４の端部
は、レバー３６を介して、操舵輪１０を回転可能に支持
しているナックルアーム３８と機械的に連結されてい
る。ナックルアーム３８は、上下方向において延びるキ
ングピン４０によってリアアクスルビームに水平方向に
おいて回動可能に取り付けられている。従って、ステア
リングシリンダ２６に対する作動油の供給を制御して操
舵ロッド３４を動作させることで、ナックルアーム３８
が回動され、それによって操舵輪１０が操舵される。

【００１９】また、ステアリングエンドを設定するため
に、ナックルアーム３８に接してその動きを規制するス
トッパ（図示しない）がリアアクスルビームに一体的に
設けられている。

【００２０】更に、操舵輪１０の操舵状態を検出する手
段として、舵角を検出する舵角センサ４２が設けられて
いる。舵角センサ４２としては種々あるが、キングピン
４０の回転量を検出するポテンショメータが、構造が簡
単であり耐久性に優れていることから好ましい。舵角セ
ンサ４２の舵角検出信号は制御装置２０に入力され、操
舵制御に供される。

【００２１】ステアリングシリンダ２６の各容積室３０
ａ，３０ｂからは油圧ライン４４，４５が延び、それぞ
れ油圧ポンプ（第１の油圧ポンプ）４６の各ポート４８
ａ，４８ｂに接続されている。この油圧ポンプ４６は、
外接形歯車ポンプ等で代表される２方向流れ型であり、
回転軸５０の回転方向を変えることで、ポート４８ａと
ポート４８ｂの吐出し機能と吸込み機能が交換される。
また、この油圧ポンプ４６は定容積形であり、回転軸５
０の回転速度の増減に応じて吐出し量も比例的に増減す
る。

【００２２】油圧ポンプ４６の回転軸５０は電動モータ
２２の回転軸５２に接続されている。この電動モータ２
２は可逆・可変速型である。すなわち、回転軸５２が正
逆両方向に回転可能であり、その回転速度も可変となっ
ている。電動モータ２２は制御装置２０に接続され、回
転軸５２の回転速度と回転方向が制御装置２０によって
制御されるようになっている。従って、電動モータ２２
を制御することにより、油圧ポンプ４６の吐出しポート
の切換え、吐出し量を調整することができる。

【００２３】油圧ライン４４ａと油圧ライン４４ｂとの
間には、２つのリリーフ弁５４ａ，５４ｂと２つの逆止
弁５６ａ，５６ｂとが組み込まれたバイパス回路（バイ
パス手段）５８が設けられている。このバイパス回路５
８は、一方の油圧ライン４４ａ，４４ｂ内の圧力が所定
値以上となった場合に作動油をステアリングシリンダ２
６に供給せず、他方の油圧ライン４４ｂ，４４ａに迂回
させ、油圧回路が過負荷状態とならないようにするため
のものである。

【００２４】なお、符号６０はオイルタンクである。こ
れは、ステアリングシリンダ２６及び油圧ポンプ４６か
らなる回路は閉回路であるので温度変化による作動油の
体積変化を補償するためである。同目的でオイルタンク
６０に代えてアキュムレータを用いることも可能であ
る。

【００２５】このような構成においては種々の操舵制御
方法を採ることができるが、ここではその一例を記す。

【００２６】まず、操舵輪１０の舵角がゼロの状態、す
なわち中立直進状態から、運転者がハンドル１２を左右
いずれかの方向に回転操作すると、ステアリングシャフ
ト１６もハンドル１２と一体的に回転され、ロータリエ
ンコーダ１８から信号が制御装置２０に送出される。制
御装置２０は、ロータリエンコーダ１８からの出力信号
に基づき、ハンドル１２の基準位置からの回転角や回転
速度、回転方向等のハンドル操作状態を検知し、その検
知結果に応じて電動モータ２２を所定の回転速度、所定
の回転方向で駆動する。

【００２７】電動モータ２２が駆動されると、回転軸５
０，５２の回転方向により定まる油圧ポンプ４６の一方
のポート、例えばポート４８ａから作動油が、回転軸５
０，５２の回転速度に応じた流量で吐き出され、油圧ラ
イン４４ａを通ってステアリングシリンダ２６の一方の
容積室３０ａに流入する。その結果、ピストン３２が他
方の容積室３０ｂに向かって移動を開始する。ピストン
３２の移動に伴ってステアリングシリンダ２６の他方の
容積室３０ｂから作動油が押し出されると共に、油圧ポ
ンプ４６のポート４８ｂ側が負圧となっているので、作
動油は油圧ライン４４ｂを通って油圧ポンプ４６に戻さ
れる。

【００２８】ピストン３２が移動すると、その動作が操
舵ロッド３４及びレバー３６を介してナックルアーム３
８に伝えられ、操舵輪１０が所定の操舵速度で所定の舵
角に変更される。なお、制御装置２０に、予め、ハンド
ル１２の基準位置からの回転角（ハンドル１２の位置）
に対する操舵輪１０の舵角を記憶しておき、舵角センサ
４２からの出力信号により操舵輪１０の舵角を常時検知
して電動モータ２２をフィードバック制御することが好
ましい。

【００２９】この操舵の際、制御装置２０がハンドル操
作を電気的に認識して電動モータ２２を駆動させ、且つ
また、電動モータ２２の駆動開始とほぼ同時に油圧ポン
プ４６から作動油が所定流量で吐き出されてステアリン
グシリンダ２６に供給されるため、ハンドル操作に対す
る操舵輪１０の動作の応答性は極めて良好なものとな
る。これは、従来のような電動モータ２２への常時通電
を不要とし、省電力化を可能とするものである。

【００３０】ハンドル１２を同方向に更に回転操作する
と、やがてステアリングエンドの近傍に至る。制御装置
２０は舵角センサ４２からの信号により操舵輪１０がス
テアリングエンドの手前の所定位置に達したことを検知
したならば、電動モータ２２への通電を停止する。電動
モータ２２への通電を停止すると、ステアリングシリン
ダ２６への作動油の供給が停止され、操舵輪１０の回動
が止まる。しかし、実際にはロータ等の慣性力が作用す
るため、油圧ポンプ４６は極く短時間であるが回転を続
ける。このため、操舵輪１０はステアリングエンドの直
前で停止し、又は、ステアリングエンドにて停止する。
ステアリングエンドでは、ナックルアーム３８がストッ
パに接するため、衝撃力が発生するが、本実施形態のパ
ワーステアリング装置は分離型であるので、衝撃力はハ
ンドル１２には伝わらず、運転者に不快感を与えること
はない。

【００３１】操舵輪１０がステアリングエンドに達した
際、油圧ポンプ２６が慣性力等により未だ駆動している
場合、ステアリングシリンダ２６のピストン３２はそれ
以上の移動が規制されるため、吐出しポート４８ａ側の
油圧ライン４４ａ内の圧力が上昇する。この圧力が所定
値以上となると、リリーフ弁５４ａが開放され、作動油
はリリーブ弁５４ａ及び逆止弁５６ｂを通り、ステアリ
ングシリンダ２６を迂回して油圧ポンプ４６のポート４
８ｂに直接戻される。これにより、油圧ライン４４ａ内
の圧力が所定値以上に高くなることはなく、油圧回路の
各要素に過度の負荷が加わるのを防止することができ
る。また、操舵輪１０が側溝にはまった場合等、ステア
リングエンドに達する前にタイヤロックが生じたときに
も、電動モータ２２への通電の停止が遅れるため、油圧
ライン４４ａ内の圧力が上昇するが、このような場合に
も作動油はバイパス回路５８を通って流れるため、過度
の圧力上昇が防止される。

【００３２】なお、ハンドル１２を逆方向に回した場合
には、吐出しポート４８ａが他方のポート４８ｂに切り
換えられ、作動油の流れが逆転するのみで、パワーステ
アリング装置は上記と同様に動作することは容易に理解
されよう。

【００３３】ところで、上記実施形態におけるパワース
テアリング装置は分離型であるので、操舵輪１０の状態
に拘わらずハンドル１２を自由に回転操作することがで
きる。これは、ハンドル１２のロックトゥロック回転を
状況等に応じて自由に設定できるという効果を奏するも
のである。その一方で、ステアリングエンド等でタイヤ
ロックされた場合もハンドル１２を自由に回転操作を続
けることができ、或いはまた、ハンドル１２を高速度で
回転操作した場合には、ハンドル１２の回転速度と操舵
輪１０の操舵速度とが大幅にずれる可能性がある。この
ため、通常の非分離型ステアリング装置とは異なる操舵
感覚を運転者に与えてしまう。

【００３４】そこで、前述したように、本実施形態で
は、ステアリングシャフト１６の下端に負荷装置２４を
取り付け、可能な限り通常の操舵感覚が得られるよう図
っている。

【００３５】負荷装置２４は、図２に明示するように、
回転軸６２がステアリングシャフト１６の他端に接続さ
れた油圧ポンプ６４を備えている。この油圧ポンプ６４
は、上記の油圧ポンプ４６と同様な定容量・２方向流れ
型である。

【００３６】油圧ポンプ６４のポート６６ａとポート６
６ｂからはそれぞれ油圧ライン６８ａ及び油圧ライン６
８ｂが延び、これらの油圧ライン６８ａ，６８ｂはポイ
ントＰ１で接続され、１本のループ状ラインを形成して
いる。各油圧ライン６８ａ，６８ｂには、油圧ポンプ６
４の側から順に、流量制御弁７０ａ，７０ｂとソレイノ
ド式の開閉弁７２ａ，７２ｂが直列に配設されている。
また、各油圧ライン６８ａ，６８ｂにおけるポイントＰ
２とポイントＰ３との間には、流量制御弁７０ａ，７０
ｂ及び開閉弁７２ａ，７２ｂを迂回するバイパスライン
７４ａ，７４ｂが接続されており、各バイパスライン７
４ａ，７４ｂには、ポイントＰ３からポイントＰ２への
流れのみを可能とする逆止弁７６ａ，７６ｂが取り付け
られている。流量制御弁７０ａ，７０ｂ同士及び開閉弁
７２ａ，７２ｂ同士は実質的に同一のものであり、従っ
て、この負荷装置２４の油圧回路は油圧ポンプ６４を中
心とした対称的な構造となっている。

【００３７】流量制御弁７０ａ，７０ｂは、流入口側の
流量（油圧ポンプ６４のポート６６ａ，６６ｂ側の流
量）をスイッチとして流量を調整するものであり、図示
実施形態では２ポート２位置型スプール弁の形態を採っ
ている。すなわち、図示の流量制御弁７０ａ，７０ｂは
一方のポート６６ａ，６６ｂから他方のポート６６ｂ，
６６ａへの流れのみを許容するタイプのものであり、ス
プリングオフセット位置である第１位置ではポート間が
無負荷の開状態となり、第２位置ではポート間の流路面
積が絞られるよう構成されている。また、この流量制御
弁７０ａ，７０ｂは、流入口側にオリフィス７８を内装
し、その上流側のポイントＰ４にパイロットライン８０
が接続されており、ポイントＰ４での流量が所定値とな
った時に第１位置から第２位置に切り換えられるように
なっている。

【００３８】開閉弁７２ａ，７２ｂはソレノイド８２に
より駆動され、ソレノイド８２は制御装置２０により通
電が制御される。この開閉弁７２ａ，７２ｂは常開型で
あり、ソレノイド８２に通電することで流路が遮断され
る。

【００３９】更に、温度変化による作動油の体積変化を
補償するために、ポイントＰ１に前記オイルタンク６０
が接続されている。

【００４０】このような構成の負荷装置２４において
は、ハンドル操作の際、ハンドル１２の回転速度が追従
限界となる所定値（例えば約２．６ｒｐｓ）よりも低い
場合、流量制御弁７０ａ，７０ｂは第１位置にあり、開
閉弁７２ａ，７２ｂは開状態にある。そして、ハンドル
１２の回転操作に伴って、ステアリングシャフト１６が
接続された油圧ポンプ６４のポートの一方、例えばポー
ト６６ａから作動油が送り出される。ポート６６ａ側の
バイパスライン７４ａには、ポイントＰ２からポイント
Ｐ３への流れを阻止する逆止弁７６ａが介設されている
ので、作動油は油圧ライン６８ａ中の流量制御弁７０ａ
及び開閉弁７２ａを通り、ポイントＰ１に流れていく。
そして、油圧ライン６８ｂ中の流量制御弁７０ｂはポイ
ントＰ２からポイントＰ３への流れのみを許容するもの
であるため、作動油はバイパスライン７４ｂを経て油圧
ポンプ６４のポート６６ｂに戻される（図２において実
線の矢印で示す流れを参照）。

【００４１】このような流れが生じている間、油圧ポン
プ６４のポート６６ａ側では、油圧ポンプ６４の吐出し
流量に応じた圧力が発生する。油圧ポンプ６４の吐出し
流量はハンドル１２の回転速度に対応しているので、ポ
イントＰ４における油圧とハンドル１２の回転速度との
関係は図３のＡ領域に示す如くなる。油圧回路中の圧力
は作動油が油圧ポンプ６４に与える負荷となるものであ
る。従って、ハンドル１２にも油圧に対応する負荷が作
用し、これがハンドル１２の回転操作に、ある程度の重
さを与えるように作用する。また、図３のＡ領域に示す
ように、ハンドル１２の回転速度が上昇するに従って油
圧が上昇するので、ハンドル１２に対する負荷が徐々に
大きくなる。このような状態は、従来一般の非分離型ス
テアリング装置と同様な操舵感覚を与えるものである。

【００４２】一方、ハンドル１２の回転速度が追従限界
の回転速度（２．６ｒｐｓ）を超えた場合、油圧回路の
ポイントＰ４の流量が所定値を越え、流量制御弁７０ａ
は第１位置から第２位置に切り替わる。その結果、油圧
ライン６８ａの流路面積が狭められ、油圧回路の内部圧
力が急激に増加する（図３のＢ領域を参照）。従って、
ハンドル１２に作用する負荷が大きくなり、同方向に回
転操作を続けることが困難となる。従来一般の非分離型
ステアリング装置においては、ハンドル１２が約２．６
ｒｐｓで回転操作された場合にはハンドル１２が急に重
くなるように設定されており、本実施形態においてもこ
れと同等の操作感覚が得られる。

【００４３】操舵輪１０がステアリングエンドに達した
場合や側溝にはまった場合等のタイヤロック時、ハンド
ル１２を更に同方向に回した場合、制御装置２０は、ロ
ータリエンコーダ１８と舵角センサ４２からの出力信号
に基づき、ハンドル１２が回転操作されたにも拘わら
ず、舵角に変化がないことから、タイヤロックが生じて
いると判断する。そして、開閉弁７２ａのソレノイド８
２に通電し、開閉弁７２ａを閉じる。これによって、油
圧ポンプ６４のポート６６ａからポート６６ｂへの作動
油の流れは阻止され、ハンドル１２を回すことができな
くなり、これと同時に運転者はタイヤロックが生じてい
ることを知ることとなる。

【００４４】上記タイヤロック状態では、油圧ライン６
８ｂの流量制御弁７０ｂは第１位置にあり、開閉弁７２
ｂは開状態にある。従って、運転者が逆方向にハンドル
１２を回そうとした場合、油圧ポンプ６４のポート６６
ｂが吐出しポートとなり、作動油は油圧ライン６８ｂ及
びバイパスライン７４ａを通り、油圧ポンプ６４のポー
ト６６ａに還流する（図２において点線の矢印で示す流
れを参照）。すなわち、負荷装置２４はハンドル１２の
逆転操作を規制することはなく、操舵輪１０を逆方向に
回動させることができる。

【００４５】このような油圧回路を利用した負荷装置２
４は、電力消費量が極めて少ないため、特にバッテリ車
において有効となる。また、油圧回路を用いた負荷装置
の他の態様としては、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すよう
なものが考えられる。これらは流量制御弁や開閉弁、逆
止弁の位置や数を変更したものであるが、図２の負荷装
置２４と同等の機能を果たすことができることは、当業
者ならば図面から理解されよう。

【００４６】次に、図５に沿って本発明の第２実施形態
に係る油圧式パワーステアリング装置について説明す
る。第２実施形態に係るパワーステアリング装置は、ハ
ンドル１２に負荷装置が接続されていない点で、第１実
施形態のものと異なっているが、操舵機構１４とハンド
ル１２との間の関係は第１実施形態と同様である。従っ
て、図５において、第１実施形態における構成要素と同
一又は相当部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。

【００４７】この第２実施形態においても、ステアリン
グシャフト１６の下端には、第１実施形態における負荷
装置２４の油圧ポンプ６４と同様な定容量・２方向流れ
型油圧ポンプ（第２の油圧ポンプ）９０の回転軸９２が
接続されている。この油圧ポンプ９０における各ポート
９４ａ，９４ｂはそれぞれステアリングシリンダ２６の
各容積室３０ａ，３０ｂと油圧ライン９６ａ，９６ｂに
より接続されている。各油圧ライン９６ａ，９６ｂに
は、油圧ポンプ９０からステアリングシリンダ２６への
作動油の流れのみを許容する逆止弁９８ａ，９８ｂが設
けられている。この逆止弁９８ａ，９８ｂはパイロット
操作型であり、逆止機能をパイロット圧により解除する
ことができる。パイロットライン９９ａ，９９ｂは他方
の油圧ライン（逆止弁９８ａについては油圧ライン９６
ｂ、逆止弁９８ｂについては油圧ライン９６ａ）に接続
されており、他方の油圧ラインの内部圧力をパイロット
圧としている。

【００４８】また、油圧ライン９８ａ，９８ｂ間には、
常閉型のソレノイド式開閉弁１００を有するバイパスラ
イン１０２が接続されている。開閉弁１００のソレノイ
ド１０４は制御装置２０により通電が制御されるように
なっている。

【００４９】更に、油圧ライン９６ａ，９６ｂ間には、
２つの逆止弁１０６ａ，１０６ｂを有するバイパスライ
ン１０８が接続されている。逆止弁１０６ａ，１０６ｂ
の間には、操舵機構１４における油圧回路のオイルタン
ク６０が接続されている。各油圧ライン９６ａ，９６ｂ
に隣接する逆止弁１０６ａ，１０６ｂは、オイルタンク
６０から当該油圧ライン９６ａ，９６ｂへの作動油の流
れのみを可能とするものである。

【００５０】このような構成において、フォークリフト
のイグニッションスイッチをキーオンすると、制御装置
２０は開閉弁１００のソレノイド１０４に通電を行い、
開閉弁１００を開放する。その結果、ハンドル１２の回
転操作により油圧ポンプ９０の回転軸９２が回動されて
も、油圧ポンプ９０から圧送される作動油はバイパスラ
イン１０２を通って流れるため、ステアリングシリンダ
２６には供給されない。一方、操舵機構１４における油
圧ポンプ４６に接続された電動モータ２２は第１実施形
態と同様にしてハンドル１２の回転操作により制御され
る。この際、油圧ポンプ４６からステアリングシリンダ
２６に供給される作動油は、逆止弁９８ａ，９８ｂによ
り油圧ライン９６ａ，９６ｂへと流出することはない。
従って、操舵の態様は第１実施形態と実質的に同様とな
る。

【００５１】これに対して、キーオフした状態では、制
御装置２０及び電動モータ２２に電力が供給されないの
で、油圧ポンプ４６を用いての操舵は行われないが、ス
テアリングシャフト１６に直結された油圧ポンプ９０が
ステアリングシリンダ２６の油圧源となり、操舵が可能
な状態となる。より詳細に述べるならば、キーオフされ
た状態では開閉弁１００は閉状態にあり、ハンドル１２
を操作して油圧ポンプ９０の回転軸９２を回すと、いず
れか一方のポート、例えばポート９４ａから作動油が吐
き出され、この作動油は油圧ライン９６ａを通ってステ
アリングシリンダ２６の容積室３０ａに供給される。こ
の時、油圧ライン９６ａの内部圧力は所定値を越え、他
方の油圧ライン９６ｂにおける逆止弁９８ｂの逆止機能
は解除される。従って、作動油が一方の容積室３０ａに
供給されると、ピストン３２が移動し、他方の容積室３
０ｂ内の作動油は油圧ライン９６ｂを通って油圧ポンプ
９０のポート９４ｂに還流する。ピストン３２の移動に
より操舵輪１０が操舵されることは既に述べた通りであ
る。

【００５２】また、操舵輪１０がステアリングエンドに
達する等、ロックされると、作動油がステアリングシリ
ンダ２６に供給されてもピストン３２は移動しないた
め、ハンドル１２に大きな反力が加わり、運転者はタイ
ヤロックされたことを知ることができる。それでもな
お、ハンドル１２を同方向に回転操作した場合には、ス
テアリングシリンダ２６の容積室３０ａに供給された作
動油は油圧ライン４４ａからリリーフ弁５４ａを通って
オイルタンク６０に送られる。そして、油圧ポンプ９０
の吸込みポート９４ｂ側の油圧ライン９６ｂは負圧とな
っているので、オイルタンク６０から作動油は逆止弁１
０６ｂを通り、油圧ポンプ９０に還流される。

【００５３】このように、キーオフ状態であっても操舵
を行うことができるので、例えばフォークリフトがバッ
テリ切れで牽引される場合等に有効となる。

【００５４】なお、この第２実施形態においても第１実
施形態と同様に、キーオン時、ステアリングエンド等で
タイヤロックした場合に、制御装置２０は舵角センサ４
２及びロータリエンコーダ１８からの信号によりその状
態を検知することができるが、かかる場合に、開閉弁１
００のソレノイド１０４への通電を停止し、開閉弁１０
０を閉じるようにすることが好適である。キーオン時で
あっても、タイヤロックが生じ、開閉弁１００を閉じた
ならば、キーオフ時と同じ状態となり、前述した通り油
圧ポンプ９０から吐出される作動油の流れが制限され、
ハンドル１２が重くなって運転者はタイヤロックを認識
することが可能となるからである。

【００５５】第１及び第２の実施形態では、ロータリエ
ンコーダ１８によりハンドル１２の操作状態を検出する
ようにしているが、トルクセンサによってハンドルの操
作状態を検出してもよい。図６は、トルクセンサを用い
た本発明の第３実施形態に係る油圧式パワーステアリン
グ装置を示している。

【００５６】図６に示す油圧式パワーステアリング装置
は、ステアリングシリンダ２６を構成要素とする操舵機
構１４の部分については、図１に示した第１実施形態の
パワーステアリング装置と実質的に同等である。しかし
ながら、図６のパワーステアリング装置は、負荷装置２
４が設けられておらず、ステアリングシャフト１６と油
圧ポンプ４６の回転軸５０とが機械的に連結された非分
離型となっている。より詳細には、ステアリングシャフ
ト１６と油圧ポンプ４６の回転軸５０とは、一定の範囲
内で相対的な角変位を可能とする継手１１０により連結
されている。このような継手１１０としてはばね継手
等、色々と考えられるが、第３実施形態ではいわゆる噛
合い継手を用いている。

【００５７】噛合い継手１１０は、図７に明示するよう
に、ステアリングシャフト１６の下端に径方向に突設さ
れた係合片１１２と、油圧ポンプ４６の回転軸５０の上
端に固着され、前記係合片１１２が嵌合される溝１１４
を有するカップ状部材１１６とから構成されている。溝
１１４の幅は係合片１１２の幅よりも大きくされている
ため、ステアリングシャフト１６は油圧ポンプ４６の回
転軸５０に対して一定の範囲で回動可能となっている。
また、係合片１１２の各係合面と、これに対向する溝面
との間には弾性材１１８ａ，１１８ｂが配置されてい
る。各溝１１４内における１対の弾性材１１８ａ，１１
８ｂの厚さは等しいため、無負荷状態では、係合片１１
２は溝１１４の中心に配置される。この弾性材１１８
ａ，１１８ｂには圧力センサ（図示しない）が組み込ま
れており、係合片１１２により加えられる圧力ないしは
トルクを検出することができるようになっている。この
圧力センサ（トルクセンサ）の出力信号は制御装置２０
に送出される。

【００５８】また、油圧ポンプ４６の回転軸５０は、適
当な伝動機構１２０を介して電動モータ２２の回転軸５
２に接続されている。本実施形態では、回転軸５２の回
転速度とハンドル（ステアリングシャフト）１２の回転
速度とは一致する構成となっているため、電動モータ２
２の回転速度がハンドル１２の回転速度よりも速い場合
には、伝動機構１２０は減速機能を有することが必要と
なる。電動モータ２２は制御装置２０により制御される
ことは第１及び第２の実施形態と同様である。

【００５９】このような構成において、ハンドル１２を
一方向に回転操作すると、ハンドル１２に加えられたト
ルクに応じて継手１１０における同回転方向側の弾性材
１１８ａ又は１１８ｂが圧縮され、ステアリングシャフ
ト１６と油圧ポンプ４６の回転軸５０との間に相対角変
位が生じる。この際、ハンドル１２に加えられたトルク
は圧縮された弾性材１１８ａ又は１１８ｂ内の圧力セン
サにより検出され、その大きさが制御装置２０にて検知
される。制御装置２０では、このトルクの大きさに応じ
た回転数で油圧ポンプ４６の回転軸５０が、ステアリン
グシャフト１６と同方向に回転されるよう、電動モータ
２２の駆動を制御する。油圧ポンプ４６が電動モータ２
２により駆動されると、作動油が回転方向に応じたポー
ト４８ａ，４８ｂから吐き出され、ステアリングシリン
ダ２６に供給されて操舵が行われることは、第１実施形
態の説明において上述した通りである。

【００６０】ハンドル１２の操作を終了し、油圧ポンプ
４６の回転軸５０がハンドル１２の回転と同量動かされ
たならば、ステアリングシャフト１６と回転軸５０との
間の相対角変位はなくなり、圧力センサからの出力は初
期状態に戻る。そこで、制御装置２０は、圧力センサの
出力からハンドル操作の終了を認識し、電動モータ２２
への通電を停止する。

【００６１】なお、上記作用はキーオン時であるが、本
実施形態は非分離型のパワーステアリング装置であるの
で、ハンドル１２からの操作力を直接油圧ポンプ４６に
伝えることができ、キーオフ時であっても操舵が可能と
なっている。

【００６２】また、この第３実施形態に係る油圧式パワ
ーステアリング装置の変形例としては図８に示すような
形態が考えられる。この装置では、油圧ポンプ４６の回
転軸５０に電動モータ２２の駆動力を直接伝えるように
している。具体的には、油圧ポンプ４６の回転軸５０の
両端をポンプケーシングから突出させ、一方の端部を電
動モータ２２の回転軸５２に接続し、他方の端部をステ
アリングシャフト１６に伝動機構１３０を介して接続し
ている。また、ステアリングシャフト１６は、第１軸１
６ａと第２軸１６ｂとに分割され、両軸間には、図７に
示すものと同様な相対角変位可能な継手１１０及び圧力
センサ（トルクセンサ）が配置されている。

【００６３】このような構成に対する制御方法は図６の
パワーステアリング装置と同様であるが、電動モータ２
２の回転速度がハンドル１２の回転速度よりも速い場合
には、油圧ポンプ４６の１回転当たりの吐出し量は図６
に示す油圧ポンプよりも小さくする必要があり、また、
回転軸５０とステアリングシャフト１６の回転速度を適
合させるために、伝動機構１３０は増速機能を備える必
要がある。

【００６４】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことは言うまでもない。

【００６５】例えば、上記実施形態においてステアリン
グシリンダ２６は両ロッド型であるが、操舵機構が、ナ
ックルアームをタイロッドによりベルクランクに連結し
た型式（図示しない）である場合には、１本の操舵ロッ
ドでベルクランクを揺動させればよいので、単ロッド型
のステアリングシリンダを用いることができる。

【００６６】また、ハンドル１２の操作状態を検出する
手段や、操舵輪１０の操舵状態を検出する手段等につい
ても、上記のエンコーダ、トルクセンサ、ポテンショメ
ータ以外の種々のセンサが考えられる。ハンドル状態検
出手段等が他の型式のものに変更された場合には、制御
方法も適宜変更されることとなる。

【００６７】更に、本発明の適用車両も、フォークリフ
トに限られず、ショベルロード等の他の産業車両であっ
てもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、２
方向流れ型の油圧ポンプを用い、油圧ポンプからの作動
油を直接、複動型のステアリングシリンダに供給するこ
ととしているので、応答性が良好であり、油圧ポンプを
常時作動させておく必要がない。従って、油圧ポンプを
作動させる電動モータの消費電力の削減が可能となり、
特にバッテリ車において有効となる。

【００６９】また、高価な流れ方向切換用のバルブは不
要となり、装置のコストダウンを図ることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る油圧式パワーステ
アリング装置を概略的に示す説明図である。

【図２】図１のパワーステアリング装置において用いら
れる得る負荷装置を示す油圧回路図である。

【図３】図２の負荷装置における油圧ポンプの吐出し側
圧力とハンドルの回転速度との関係を示すグラフであ
る。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ負荷装置の変形例を
示す油圧回路図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る油圧式パワーステ
アリング装置を概略的に示す説明図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る油圧式パワーステ
アリング装置を概略的に示す説明図である。

【図７】図６のパワーステアリング装置で用いられる継
手の構造を示す斜視図である。

【図８】本発明の第３実施形態の変形例を示す概略説明
図である。

【符号の説明】

１０…操舵輪、１２…ハンドル、１４…操舵機構、１６
…ステアリングシャフト、１８…ロータリエンコーダ
（ハンドル状態検出手段）、２０…制御装置（制御手
段）、２２…電動モータ、２４…負荷装置、２６…ステ
アリングシリンダ（油圧シリンダ）、４２…舵角センサ
（操舵状態検出手段）、４６…第１の油圧ポンプ、５８
…バイパス回路（バイパス手段）、９０…第２の油圧ポ
ンプ、１００…開閉弁、１０２…バイパスライン、１１
０…継手、１１８ａ，１１８ｂ…弾性材（トルクセン
サ：ハンドル状態検出手段）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハンドルの操作により操舵輪を操舵させ
   る油圧式パワーステアリング装置において、 前記操舵輪を操舵させる複動型の油圧シリンダと、 回転軸の回転方向に応じて２つのポートの吐出し側が切
   り換えられるよう構成されており、前記ポートのそれぞ
   れが前記油圧シリンダの各容積室に連通されている２方
   向流れ型の第１の油圧ポンプと、 前記第１の油圧ポンプを作動させる可逆型の電動モータ
   と、 前記ハンドルの操作状態を検出するハンドル操作状態検
   出手段と、 前記ハンドル操作状態検出手段により検出された前記ハ
   ンドルの操作状態に基づき、前記第１の油圧ポンプの回
   転軸を所定の方向に回転させ、前記ポートの一方から前
   記油圧シリンダの対応の容積室に作動油を供給するよ
   う、前記電動モータを制御する制御手段とを備えること
   を特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記操舵輪の操舵状態を検出する操舵状
   態検出手段を備え、前記制御手段が、前記操舵状態検出
   手段により検出された前記操舵輪の操舵状態に基いて前
   記電動モータを制御するようになっていることを特徴と
   する請求項１に記載の油圧式パワーステアリング装置。
3. 【請求項３】 前記第１の油圧ポンプの各ポートから延
   びる油圧ライン間に、一方の前記油圧ラインの圧力が所
   定値を越えた場合に他方の前記油圧ラインに作動油を逃
   すためのバイパス手段を設けたことを特徴とする請求項
   １又は２に記載の油圧式パワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記ハンドルからのトルクにより回転さ
   れる回転軸を有し、該回転軸の回転方向に応じて２つの
   ポートの吐出し側が切り換えられるよう構成されてお
   り、前記ポートのそれぞれが前記油圧シリンダの各容積
   室に連通されている２方向流れ型の第２の油圧ポンプ
   と、 前記第２の油圧ポンプの各ポートから延びる油圧ライン
   間に設けられ、常閉型の開閉弁を有するバイパスライン
   と、を備え、 前記制御手段が、車両のイグニッションスイッチをオン
   した場合に前記開閉弁を開放するよう制御することを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧式パ
   ワーステアリング装置。
5. 【請求項５】 前記制御装置が、車両のイグニッション
   スイッチをオンした状態であってタイヤロックが生じた
   場合に、前記開閉弁を閉じるよう制御することを特徴と
   する請求項４に記載の油圧式パワーステアリング装置。
6. 【請求項６】 前記第１の油圧ポンプの回転軸と前記ハ
   ンドルとが機械的に伝動可能に連結されており、前記ハ
   ンドルから前記第１の油圧ポンプの回転軸に加えられる
   トルクを前記電動モータが助勢するよう前記制御手段が
   前記電動モータを制御することを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の油圧式パワーステアリング装
   置。