JP2001163237A - 作業車輛におけるパワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリング操作をアシストする電動モータ
を備えたパワーステアリング装置において、ステアリン
グ軸の角速度と回転角とを検出し、この検出結果に基づ
いてアシスト量を算出することにより、ステアリング操
作を適性にアシストできるようにし、しかもステアリン
グハンドルを最も切った際には、それ以上不必要なアシ
ストが発生しないようにする。 【解決手段】 ステアリング操作によるステアリング軸
１０の角速度と回転角とを検出する検出手段を設け、こ
の検出に基づき、角速度に対応した基準のアシスト量
に、回転角に対応したアシスト量変化率を乗じてアシス
ト量を算出すると共に、ステアリング軸１０の回転角が
予め設定された一定値よりも大きくなった時には、上記
アシスト量が小さくなるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動作業車輛に装
備される電動式のパワーステアリング装置に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、乗用田植機のような作業車輛に
装備されるパワーステアリング装置には、ステアリング
軸に設けたトルクセンサでステアリングハンドルの回転
トルクを検出し、この検出結果によりステアリング負荷
の大小を判断して、ステアリング操作のアシスト量を決
めるもの、あるいは、ステアリング軸が一定の回転速度
となったときにステアリング操作をアシストするもの等
が知られている。

【０００３】ところが、従来のものは、いずれもハンド
ル操作によるステアリング軸の回転角には関係なくアシ
スト量が決定されるので、枕地における機体回行時のよ
うに、ステアリングハンドルを最も切って旋回している
時には、それ以上ステアリン操作をしないにも係わらず
不必要なアシストが発生する場合があった。

【０００４】このため圃場での作業中、枕地等で機体を
頻繁に回行させる乗用田植機のような作業車輛では、ス
テアリングハンドルを最も切った際に、アシストが発生
するのをＯＦＦとするスイッチ等を用いていた。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよ
うな実情に鑑み、従来の不都合を解消すべく創作された
ものであって、ステアリング操作時のアシスト量を算出
するに当たり、ステアリング軸の角速度に加えてステア
リング回転角、すなわちステアリング操作時のステアリ
ング軸の回転位置を取り込むことにより、操舵状態に応
じた適性なアシスト量を算出でき、しかもステアリング
ハンドルを最も切って旋回している際には、それ以上不
必要なアシストが発生することのない作業車輛における
電動式のパワーステアリング装置を提供しようとするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明が講じた技術的手段は、ステアリング操作を
アシストする電動式のパワーステアリング装置を備えた
作業車輛において、上記ステアリング操作によるステア
リング軸の角速度と回転角とを検出する検出手段を設
け、この検出結果に基づき、角速度に対応した基準のア
シスト量に、回転角に対応したアシスト量補正値を乗じ
て電動モータによるアシスト量を算出すると共に、ステ
アリング軸の回転角が予め設定された一定値よりも大き
くなった時には、上記アシスト量が小さくなるように構
成したことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】次ぎに本発明の実施の形態を、図
面に示された実施例に基づいて詳細に説明する。まず図
１において、１は作業車輛として例示する乗用田植機の
走行機体であって、前輪２および後輪３を備えた機体フ
レーム４の前部に、ボンネット５で覆われたエンジン部
６が搭載され、その後方に運転席７が配設されている。
８はミッションケース９の上方に立設されたステアリン
グコラム、１０はステアリングコラム８で支持したステ
アリング軸、１１はステアリングハンドルである。

【０００８】また、機体フレーム４の後部には、平行リ
ンク機構１２を介して植付部１３が昇降自在に連結され
ている。上記植付部１３は、苗載台１４、プランタケー
ス１５、植付杆１６、フロート１７等によって構成され
ており、機体の走行に伴ってフロート１７で均平した田
面に、植付作動する植付杆１６が苗載台１４から単位植
付株の苗を掻き取って植付けるようになっている。

【０００９】１８はステアリング操作時に、ステアリン
グ軸１０の回転にアシスト力を付与する電動モータであ
って、図２〜図３に示すように、電動モータ１８の回転
軸に取付けた傘歯車１９がステアリング軸１０に取付け
た傘歯車２０と噛合している。

【００１０】２１はステアリング軸１０の回転角を検出
する検出手段としての角度検出器であって、この角度検
出器２１の検出軸に取付けた傘歯車２２が上記ステアリ
ング軸１０の傘歯車２０と噛合している。またステアリ
ング軸１０の下端部はピットマンアーム、ナックルアー
ム、タイロッド等の連係機構を介して前輪２に連動連結
されている。

【００１１】２３はアシスト量制御手段となるコントロ
ールユニットであって、このコントロールユニット２３
に角度検出器２１からの検出結果が信号として入力され
る。

【００１２】上記コントロールユニット２３には、入力
されたステアリング軸１０の回転角から角速度を算出す
る角速度検出手段としての微分回路２４が設けられてい
る。そして検出された回転角と角速度とから、コントロ
ールユニット２３に設けた演算手段２５がアシスト量を
算出し、駆動手段２６が演算手段２５からの信号により
電動モータ１８を回転させてステアリング軸１０に算出
された所定のアシスト力を付与するようになっている。

【００１３】そして上記アシスト量は演算手段２５にお
いて次のように算出される。すなわち、図４(イ)はステ
アリング軸１０の角速度ωに対応する基準アシスト量Ａ
を示すものであって、ある程度の角速度となるまでは基
準アシスト量はゼロであり、その後は角速度の増加に比
例して基準アシスト量も増加し、所定の角速度以上とな
った後は、急速に減少してゼロとなる。図面では、アシ
スト量の頂点をそれぞれ１、−１としている。

【００１４】また、図４(ロ)はステアリング回転角θに
対応して設定されるアシスト量補正値Ｋを示すものであ
って、基準アシスト量Ａをステアリング操作の実態に合
わせて都合良く修正するため、アシスト量補正値Ｋを乗
じてアシスト量を算出するようになっている。

【００１５】上記のアシスト量補正値Ｋも所定の回転角
となるまではゼロであり、その後は回転角の増加に比例
して増加する。そして、ステアリングハンドル１１が最
大回転位置に近い所定の回転角となった後は、急速に減
少してゼロとすることにより、回転角が予め設定された
一定値よりも大きくなった時には、アシスト量が小さく
なるようにしている。図面では、回転角θの場合のアシ
スト量補正値をステアリング方向が時計回りの時には
０．３、反時計回りの時には１．２となっている。

【００１６】また、図４(ハ)は修正した後の角速度とア
シスト量の関係(回転角θの位置よりステアリング操作
を行う場合のアシスト量)を示している。すなわち、基
準アシスト量Ａに図４(ロ)で得られた補正値Ｋを乗じて
算出される。図の場合、ステアリング回転角θが時計ま
わりの最大に近いので、時計回りのアシスト量はひか
え、反時計回りのアシスト量は大となっている。

【００１７】図５〜図６は、ステアリング角速度を直接
検出するために使用する角速度センサを示している。図
中、２７はステアリング軸１０に固定される角速度セン
サであって、この角速度センサ２７がステアリング操作
によりステアリング軸１０のまわりを回転する。

【００１８】また、２８はステアリングコラム８に固定
される信号伝達ユニットであって、この信号伝達ユニッ
ト２８内に、角速度センサ出力部２９との接触部３０
が、角速度センサ出力部２９の回転軌跡と同心円状に配
置されている。このため回転する角速度センサ２７がど
の位置にあっても、角速度センサ出力部２９からの出力
信号を、信号伝達ユニット２８を経てコントロールユニ
ット２３に伝達することができる。

【００１９】このため、ステアリング軸１０の回転角か
ら角速度を算出するのに代えて角速度センサ２７を使用
することで、角速度を直接検出してステアリング操作に
対する応答性を向上させることができる。

【００２０】また、図７には、数値計算によって設定し
たアシスト力について記載されている。すなわち、ステ
アリング角速度ωとアシスト力fとの関係を次の３条件
として数値計算により求めることにより、滑らかで、か
つ過剰な力がステアリング側に加わらない制御が可能と
なる。

【００２１】上記の３条件は次の通りである。 １．操舵不能に至らない範囲（必要操舵力＜人間の力）
でのアシスト。角速度ωに対してアシストが必要な範囲
を±ωmin＜ω＜ωmax（ωmin＝０とすると常時動作す
るためωmin＞０）とする。 ３．操舵力大（ωが大）となるところで重点的にアシス
ト力を加える。また実際のアシスト力fは必要操舵力Ｆ
に対して、０＜f＜Ｆ とする必要があるので、f＝Ｆ/n
（n＞１） となる係数nを制御系に持つものとする。

【００２２】上記のように構成したことから、ステアリ
ング軸１０の角速度と回転角とを検出し、この検出結果
に基づいてステアリング操作のアシスト量が算出される
ので、ステアリング操作の適正な時にアシスト力が発生
して円滑に機体を旋回させることができる。しかも、枕
地における機体回行時等のように、ステアリングハンド
ル１１を最大回転位置の近くまで大きく回動操作して旋
回しているときには、アシスト量が自動的に小さくなる
ので、それ以上不必要なアシスト力が発生することはな
い。

【００２３】

【発明の効果】これを要するに本発明は、ステアリング
操作をアシストする電動式のパワーステアリング装置を
備えた作業車輛において、上記ステアリング操作による
ステアリング軸の角速度と回転角とを検出する検出手段
を設け、この検出結果に基づき、角速度に対応した基準
のアシスト量に、回転角に対応したアシスト量補正値を
乗じて電動モータによるアシスト量を算出すると共に、
ステアリング軸の回転角が予め設定された一定値よりも
大きくなった時には、上記アシスト量が小さくなるよう
に構成したことから、ステアリング軸の角速度に加え回
転角を取り込んでアシスト量を算出するので、ステアリ
ング操舵の状態に応じた適正なアシスト量として円滑に
機体を旋回させることができる。

【００２４】しかも、ステアリング軸の回転角が一定値
よりも大きくなった時にはアシスト量が小さくなるの
で、枕地等における機体回行時に、ステアリングハンド
ルを最も大きく切っても、それ以上不必要なアシストが
発生することはない。このため、機体を頻繁に回行させ
る乗用田植機のいような作業車輛でも、従来のようにア
シストをオフとするスイッチ等を設ける必要はなく構造
を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用田植機の全体側面図である。

【図２】同上一部を拡大した縦断面図である。

【図３】パワーステアリング装置の概略説明図である。

【図４】（イ） 角速度に対応する基準アシスト量を示
すものである。 （ロ） 回転角に対応するアシスト量補正値を示すもの
である （ハ） 修正した後の角速度に対応するアシスト量を示
すものである。

【図５】角速度センサの拡大側面図である。

【図６】同上斜視図である。

【図７】数値計算により設定したアシスト量である。

【符号の説明】

１０ ステアリング軸 １８ 電動モータ ２１ 角度検出手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D032 CC01 CC08 DA03 DA09 DB11 DC33 EA01 EB11 EC22 GG13 3D033 CA03 CA17 CA19 CA21

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリング操作をアシストする電動式
   のパワーステアリング装置を備えた作業車輛において、
   上記ステアリング操作によるステアリング軸の角速度と
   回転角とを検出する検出手段を設け、この検出結果に基
   づき、角速度に対応した基準のアシスト量に、回転角に
   対応したアシスト量補正値を乗じて電動モータによるア
   シスト量を算出すると共に、ステアリング軸の回転角が
   予め設定された一定値よりも大きくなった時には、上記
   アシスト量が小さくなるように構成したことを特徴とす
   る作業車輛における電動式のパワーステアリング装置【