JPH05185936A - 電気式パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 操舵の最終位置で発生するステアリング端の
衝撃を緩和するとともに、機械的接触を行う事なくステ
アリング角度を容易に規制しうる電気式パワーステアリ
ング装置を提供する事。 【構成】 操舵トルクを検出しうる操舵トルク検出器
と、操舵輪へアシストトルクを供給しうるパワーステア
リングモータを回転駆動させる制御装置と、操舵輪の操
舵角を検出しうる操舵角検出器とを備え、前記制御装置
は任意に定めた操舵輪の左右のステアリング端を記憶す
る記憶部を有するとともに、前記操舵トルクの向きに一
致しかつその大きさにほぼ比例した第１のチョッパ率を
演算する手段と、操舵角が前記左右各々のステアリング
端に近づくにつれて、接近中のステアリング端の方向と
逆の方向にパワーステアリングモータを回転駆動させう
る第２、第３のチョッパ率を演算する手段と、前記第１
のチョッパ率と前記第２、第３のチョッパ率とを比較し
て一のチョッパ率を決定する手段とを備え、これにより
前記パワーステアリングモータを駆動する構成としたも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の舵取り装置に用
いられる電気式パワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に用いられる舵取り装置は、ステア
リングハンドルを操舵する事により操舵輪の舵取りを行
い得るが、操舵角を所定の角度内に規制するためには、
ステアリングシャフト、或いは操舵輪を支持する機械部
品等をストッパに接触させて行われている。

【０００３】これを、図１０により説明すれば、操舵輪
３０は、ナックル等の支持部材３１により支承されると
ともに、操舵中心Ｏを中心として操舵可能に設けられて
いる。一方、車両のフレーム３３側には、ストッパ３２
が固着されており、前記操舵輪３０が支持部材３１とと
もに操舵され、最終的には支持部材３１の一部が前記ス
トッパ３２に接触する事によりステアリング角度が規制
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構成では、操舵の最終位置で生じる機械的接触に
より、その衝撃がステアリングハンドルを操舵する人間
の手に伝わり、特に急激に操舵されていた場合には、そ
の衝撃はきわめて大きいため、肘や手首を痛めるといっ
た事態を招き、好ましいものではない。

【０００５】又、機械的接触により操舵輪の角度を規制
するためには、操舵輪の支持部材や、ストッパ、さらに
はその取付に相当の設計的強度を要するため、分品点数
の増加や取付工数等、経済的にも不利である。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑み案出されたも
ので、その目的は操舵の最終位置で発生するステアリン
グ端の衝撃を緩和するとともに、機械的接触を行う事な
くステアリング角度を容易に規制しうる電気式パワース
テアリング装置を提供する事にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステアリング
ハンドルに加えられる操舵トルクの大きさ及び方向を検
出しうる操舵トルク検出器と、操舵輪へアシストトルク
を供給しうるよう配置されたパワーステアリングモータ
と、該パワーステアリングモータを回転駆動させる制御
装置と、操舵輪の操舵角を検出しうる操舵角検出器とを
備え、前記制御装置は任意に定めた操舵輪の左右のステ
アリング端を記憶する記憶部を有するとともに、前記操
舵トルク検出器により得られたトルク信号の向きに一致
しかつその大きさにほぼ比例した第１のチョッパ率を演
算する手段と、前記操舵角検出器により得られた操舵角
信号が前記左右各々のステアリング端に近づくにつれ
て、接近中の右若しくは左のステアリング端の方向と逆
の方向に前記パワーステアリングモータを回転駆動させ
うる第２、第３のチョッパ率を演算する手段と、前記第
１のチョッパ率と前記第２、第３のチョッパ率とを比較
して一のチョッパ率を決定する手段とを備え、これによ
り決定された一のチョッパ率により前記パワーステアリ
ングモータを駆動する構成としたものである。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を、車両の例として、バッテ
リ式リーチ型フォークリフトに採用したもので説明す
る。図８の如く、リーチ型フォークリフト１は、本体部
２に、ステアリングハンドル３により操舵可能なドライ
ブホイール４を備える。

【０００９】ドライブホイール４は、図１に示すよう
に、ハンドル３に加えられた操舵トルクがチェーン６を
介してスプロケット５からスプロケット７に伝達され、
該スプロケット７に固着される入力軸８、操舵トルク検
出器９を介して出力軸１０、ユニバーサルジョイント１
１、駆動軸１４、駆動ギア１５へと伝達され旋回ギア１
６を回転させるものである。

【００１０】前記旋回ギア１６には、ドライブホイール
４を枢支する旋回ギアケース１７が固着されている。
又、前記操舵トルク検出器９は、入力軸８と、出力軸１
０との相対ねじれを操舵トルク信号として電気的に検出
し、これに応じてパワーステアリングモータ１２を回転
駆動し、減速機構を内蔵するギアケース１３を介してア
シストトルクが駆動軸１４に与えられ、操舵トルクの軽
減が図られる。

【００１１】又、前記旋回ギア１６には、ポテンショメ
ータ等からなる操舵角検出器１８の検出ギア１９が噛み
合っており、ドライブホイール４の操舵角を検出しうる
よう構成される。

【００１２】次に、図２に示す本発明の制御ブロック図
につき説明する。前記操舵角検出器１８及び操舵トルク
検出器９各々から、ドライブホイール４の操舵角信号及
びステアリングハンドル３に加えられる操舵トルク信号
がＡ／Ｄコンバータに入力される。

【００１３】Ａ／Ｄコンバータでは、入力された各信号
をアナログ信号からデジタル信号に変換し、バスライン
を経てＭＰＵ若しくはＲＡＭへと入力される。

【００１４】ＲＡＭは作業用のメモリであり、ＲＯＭに
は、任意に定めうる左右のステアリング端の角度及びパ
ワーステアリングモータを駆動するための種々のチョッ
パ率、操舵トルク及び操舵角の関係や、パワーステアリ
ングモータを駆動するチョッパ率の演算手順等が記憶さ
れている。これについては後述する。

【００１５】ＭＰＵで決定されたパワーステアリングモ
ータのチョッパ率は、Ｄ／Ａコンバータにてアナログ信
号に変換され、論理回路１９を介してパワーステアリン
グモータ１２を回転駆動するものである。尚、論理回路
１９には、ＭＰＵから制御信号が入力され、パワーステ
アリングモータ１２の正転、逆転等のコントロールが行
われる。

【００１６】図７には、本発明の処理手順であるフロー
チャートを示す。先ず、ステアリングハンドル３に加え
られる操舵トルク信号を読み込み（Ｓ１）、パワーステ
アリングモータのチョッパ率Ｄ１を演算する（Ｓ２）。

【００１７】チョッパ率Ｄ１は、図５に示すようなグラ
フから導き得るもので、この図に対応するようなチョッ
パ率Ｄ１と、操舵トルクとの関係はＲＯＭ内に記憶され
ている。従って、ＭＰＵは、操舵トルクに対応したチョ
ッパ率Ｄ１を演算しうる。

【００１８】尚、チョッパ率Ｄ１は、前記操舵トルク検
出器９により得られた操舵トルクの向き、即ちステアリ
ングハンドル３が右回転であれば、前記パワーステアリ
ングモータ１２も同じ方向の右回転となるようにし、か
つ操舵トルクにほぼ比例したものとなるよう設定されて
いる。

【００１９】又、操舵トルクが所定値以上であれば、チ
ョッパ率Ｄ１の絶対値は、最大１００％となり、操舵ト
ルクの絶対値が所定値以下であれば、パワーステアリン
グモータ１２のハンチングを防止すべくチョッパ率を零
とする不感帯域が設けられている。尚、パワーステアリ
ングモータ１２を右回転させるチョッパ率に正、左回転
させるチョッパ率に負の符号を付している。

【００２０】次に、ＭＰＵは、ドライブホイール４の現
時点での操舵角を読み込み（Ｓ３）、この操舵角により
決まるパワーステアリングモータのチョッパ率Ｄ２、Ｄ
３を演算する（Ｓ４、Ｓ５）。

【００２１】先ず、チョッパ率Ｄ２は、パワーステアリ
ングモータ１２を駆動するチョッパ率の可能出力範囲の
うち、右側のステアリング最終端を規制するものであ
り、これを図３に基づき説明する。

【００２２】横軸にはドライブホイール４の操舵角を示
し、縦軸はパワーステアリングモータのチョッパ率を示
している。又、横軸の左右の端部は、ドライブホイール
の機械的ステアリング端を示し、本例では機械的ステア
リング端よりも各々内側に可変ステアリング端をθから
−θの範囲で設定したものを例示する。該可変ステアリ
ング端は、機械的に操舵輪が規制される位置よりも左右
各々手前に予め設定される。尚、機械的ステアリング端
は例示であり、特別に設ける必要はない。

【００２３】チョッパ率Ｄ２は、ドライブホイールの右
側の可変ステアリング端で零の値を示し、この位置から
左に操舵角が増大する場合には、左側の機械的ステアリ
ング端までチョッパ率を１００％まで出力可能である。

【００２４】又、右側の可変ステアリング端から、さら
に操舵角が右側へ向かう場合には、操舵角とは逆向き、
即ちパワーステアリングモータが左回転となるよう負の
チョッパ率を出力するようになり、本例では左側の機械
的ステアリング端では−８０％のチョッパ率を出力する
ものを例示している。

【００２５】次に、チョッパ率Ｄ３は、パワーステアリ
ングモータを駆動するチョッパ率の可能出力範囲のう
ち、左側の可変ステアリング端を規制するものであり、
これを図４に基づき説明する。尚、座標系はチョッパ率
Ｄ２と同様である。

【００２６】チョッパ率Ｄ３は、ドライブホイール４の
左側の可変ステアリング端で零の値を示し、この位置か
ら右に操舵角が増大する場合には一次関数的にチョッパ
率はパワーステアリングモータを左回転となる側へ１０
０％の出力が可能となる。

【００２７】又、左側の可変ステアリング端から、さら
に操舵角が左側へ向かう場合には、操舵角とは逆向き、
即ち右回転のチョッパ率を出力するようになり、本例で
は右側の機械的ステアリング端では８０％のチョッパ率
を出力するようになっている。

【００２８】次に、各チョッパ率Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３か
ら、最終的にパワーステアリングモータを駆動するチョ
ッパ率を決定する手順につき説明する（Ｓ６…Ｓ１
０）。

【００２９】先ず、操舵トルクとの関係で得られたチョ
ッパ率Ｄ１と、操舵角との関係で得られたチョッパ率Ｄ
２とを比較し（Ｓ６）、チョッパ率Ｄ１がＤ２よりも大
きければ（Ｓ６でＹＥＳ）、パワーステアリングモータ
駆動用のチョッパ率としてＤ２を決定する（Ｓ９）。

【００３０】一方、チョッパ率Ｄ２が大きければ（Ｓ６
でＮＯ）、さらにチョッパ率Ｄ１とＤ３とを比較し（Ｓ
７）、チョッパ率Ｄ１の方がＤ３よりも小さければ（Ｓ
７でＹＥＳ）、最終的にチョッパ率Ｄ３を用いる（Ｓ１
０）。又、チョッパ率Ｄ１がＤ３よりも大きければ（Ｓ
７でＮＯ）、チョッパ率Ｄ１を用いる。

【００３１】以上のことを、図６で説明すると、図６
は、操舵角とパワーステアリングモータを駆動するチョ
ッパ率の可能出力範囲を示す線図であり、ハッチング部
分のチョッパ率が出力可能である事を意味している。

【００３２】例えば、いま操舵角が、中立位置から、ス
テアリングハンドルを右回転し、ドライブホイールが右
側の可変ステアリング端に徐々に接近している状態を考
える。ここで、操舵角が、θS までの間は、左右いずれ
の方向に操舵トルクが加えられても、操舵トルクに応じ
たチョッパ率が出力可能である。

【００３３】しかし、操舵角がθS を越えると、右方向
の操舵トルク、すなわち右側の可変ステアリング端に近
づこうとする方向に操舵トルクが加えられた場合には、
チョッパ率Ｄ１が１００％を指示していたとしても、例
えば操舵角がθM であれば、図示の如くチョッパ率はＤ
２に決定され、本例では５０％のチョッパ率しか出力さ
れないことになる。

【００３４】これにより、ステアリングハンドルを操作
する人間の手には、徐々に操舵反力が作用して操舵が重
くなり、この作用は、ドライブホイール４が右側の可変
ステアリング端に近づくにつれて一次関数的に増大する
こととなる。

【００３５】又、操舵が重くなったにも拘らず、さら
に、ステアリングハンドル３を右に切っていくと、上述
同様チョッパ率Ｄ１が１００％を指示していたとして
も、操舵角がθの位置ではチョッパ率にはＤ２、即ち零
となり、アシストトルクの供給が一切行われないことに
なる。

【００３６】さらに、ステアリングハンドルを右に切ろ
うとすると、チョッパ率Ｄ１としては前述の如く正の値
が演算されるが、操舵角が瞬間的にθの位置を越えよう
としても、最終的にはチョッパ率はＤ２に決定され負の
値、すなわち左回転となって、ステアリングハンドルを
回そうとしている方向と逆方向に作用し、ドライブホイ
ールが操舵されるのを規制することができる。従って、
ステアリングハンドル３の操舵反力を、ステアリング端
の手前から徐々に重くし、さらにステアリング端を越え
て操舵されようとすると、操舵トルクに応じ、かつ、こ
れと逆向きのトルクをパワーステアリングモータが発生
しうるため、確実にステアリング位置を規制することが
できることとなる。

【００３７】又、上述の作用は、左側の可変ステアリン
グ端についても同様に行いうるものである。

【００３８】尚、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すような左右
各々の可変ステアリング端を変化させたものを、予めＲ
ＯＭに複数自由に定めうることが可能であり、種々選択
してこれを用いるように構成する事もできる。これによ
れば、例えば、全方向走行車両のように、走行モードに
応じてステアリング端を種々変化させる際に、きわめて
好都合である。

【００３９】以上、詳述したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において種々変形しうるものであり、バッテリ式の
リーチ型フォークリフト以外にも、広く種々の車両に用
いる事ができる。さらに、チョッパ率を変化させる例と
して、本例では一次曲線を示したがこれ以外にも、二
次、三次曲線等種々採用し得る事はいうまでもない。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、上記の構成を採用した結果、
ステアリングの最終端部において、機械的接触によら
ず、ステアリング位置を規制しうるため、従来設けられ
ていたストッパや、これと接触させるための当接部材と
いったものが一切不要になり、経済的にもきわめて有利
なパワーステアリング装置を実現する事ができる。

【００４１】しかも、ステアリングハンドルの操舵反力
を、ステアリング端の手前から徐々に重くし、さらにス
テアリング端を越えて操舵されようとすると、操舵トル
クに応じ、かつ、これと逆向きのトルクをパワーステア
リングモータが発生しうるため、自然なフィーリングで
ステアリング位置を規制でき、しかもステアリング端で
の衝撃を緩和することができる。

【００４２】さらに、ステアリング端は、従来のように
固定されてしまうのではなく、種々変化させる事が可能
であるため、例えば全方向走行車両のように走行モード
に応じてステアリング端を変化させたいような場合に、
好適に本発明を採用しうる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドライブホイールの操舵機構を説明するための
図である。

【図２】本発明の制御ブロック図である。

【図３】操舵角とパワーステアリングモータを駆動する
チョッパ率Ｄ２との関係を示す線図である。

【図４】操舵角とパワーステアリングモータを駆動する
チョッパ率Ｄ３との関係を示す線図である。

【図５】操舵トルクとパワーステアリングモータを駆動
するチョッパ率Ｄ１との関係を示す線図である。

【図６】操舵角とパワーステアリングモータを駆動する
チョッパ率の可能出力範囲を示す線図である。

【図７】本発明のフローチャートである。

【図８】リーチ型フォークリフトの側面図である。

【図９】ステアリング端を種々変化させた場合の、操舵
角とパワーステアリングモータを駆動するチョッパ率の
可能出力範囲を示す線図である。

【図１０】従来のステアリング端を説明するための線図
である。

【符号の説明】

３ ステアリングハンドル ４ ドライブホイール ９ 操舵トルク検出器 １２ パワーステアリングモータ １８ 操舵角検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 忍 京都府長岡京市東神足２丁目１番１号 日 本輸送機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステアリングハンドルに加えられる操舵ト
   ルクの大きさ及び方向を検出しうる操舵トルク検出器
   と、操舵輪へアシストトルクを供給しうるよう配置され
   たパワーステアリングモータと、該パワーステアリング
   モータを回転駆動させる制御装置と、操舵輪の操舵角を
   検出しうる操舵角検出器とを備え、前記制御装置は任意
   に定めた操舵輪の左右のステアリング端を記憶する記憶
   部を有するとともに、前記操舵トルク検出器により得ら
   れたトルク信号の向きに一致しかつその大きさにほぼ比
   例した第１のチョッパ率を演算する手段と、前記操舵角
   検出器により得られた操舵角信号が前記左右各々のステ
   アリング端に近づくにつれて、接近中の右若しくは左の
   ステアリング端の方向と逆の方向に前記パワーステアリ
   ングモータを回転駆動させうる第２、第３のチョッパ率
   を演算する手段と、前記第１のチョッパ率と前記第２、
   第３のチョッパ率とを比較して一のチョッパ率を決定す
   る手段とを備え、これにより決定された一のチョッパ率
   により前記パワーステアリングモータを駆動することを
   特徴とする電気式パワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気式パワーステアリン
   グ装置において、前記操舵輪の左右のステアリング端が
   変更可能な事を特徴とする電気式パワーステアリング装
   置。