JP2001260926A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングエンドでのエンドショックをな
くして、運転者に良好な操舵フィーリングを提供すると
ともに、ステアリング系統の部材を比較的小型軽量で製
造コストの低いものにする。 【解決手段】 操舵輪の操舵角度θがステアリングエン
ド近傍の所定範囲（θ_L≦θ≦θ_A ）にあり（Ｓ２：Ｙ
ＥＳ）、操舵トルクＴが正のしきい値Ｔ_thよりも大きい
場合に（Ｓ６：ＹＥＳ）、操舵角度θおよび操舵角速度
ｄθ／ｄｔに基づいて補助トルクＴ_A を発生させる（Ｓ
９）。このとき補助トルクＴ_A が、操舵トルクＴとは逆
方向となり得る制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォークリフトな
どの車両に適用するのに適したパワーステアリング装置
に関し、より詳細には、操舵輪の旋回エンドにおける衝
撃を小さくすることができるパワーステアリング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトなどの産業車両では、操
舵輪を補助付勢して運転者の車両操舵力を低減すること
ができるパワーステアリング装置が広範に利用されてい
る。通常、パワーステアリング装置は、ステアリングホ
イールに負荷される操舵トルクを検出する操舵トルク検
出部と、補助トルクを発生する補助トルク発生部（操舵
力倍力部）と、操舵トルク検出部で検出された操舵トル
クに基づいて補助トルク発生部で発生させる補助トルク
の大きさを制御する制御部とを具備している。パワース
テアリング装置は、補助トルク発生部を油圧モータで構
成するか或いは電動モータで構成するかにより、油圧式
パワーステアリング装置と電気式パワーステアリング装
置とに分類され、バッテリー式のフォークリフトには電
気式パワーステアリング装置が通常使用される。

【０００３】一方、フォークリフトなどの車両のステア
リング系統の部材には、操作安定性の観点から操舵輪が
旋回の終点である所定のステアリングエンドを超えて旋
回しないようにするために、ステアリングエンドにおい
て他の部材と当接して操舵輪の旋回を規制するボルトな
どの突起物からなるエンドストッパが設けられているこ
とが多い。

【０００４】そのため、パワーステアリング装置を動作
させた状態で大きな力を加えてステアリングホイールを
回動させると、それに応じて操舵輪が大きな角速度（換
向速度）で急速に旋回し、ステアリングエンドにおいて
エンドストッパが他の部材と衝突することにより、大き
な衝撃力（エンドショック）がステアリング系統の部材
に加えられる。このエンドショックは、補助トルク発生
部で発生させられる補助トルクが操舵トルクに応じたか
なり大きなものとなるために、運転者の操舵フィーリン
グを悪化させ、場合によっては操舵輪を旋回させるため
のターンギアがエンドショックのために欠けてしまうこ
ともある。よって、例えばターンギアやピニオンギアな
どのステアリング系統の部材は、大きなエンドショック
が繰り返して作用しても欠けや磨耗から十分に耐えられ
るように高強度で頑丈なものとしておく必要がある。こ
のような理由により、パワーステアリング装置を有する
フォークリフトのステアリング系統の部材は比較的大型
で重量が大きく、しかも製造コストの高いものになって
しまうという不都合が生じてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、ステアリング
エンドにおいてステアリング系統の部材に加えられるエ
ンドショックを低減し、それによって上述の不都合を解
消するための手段として、当接面を斜めに形成するなど
してエンドストッパと他部材との物理的な当接面積を大
きくすることが考えられる。しかしながら、このような
手段ではエンドショックをある程度小さくすることはで
きても実質的になくすことはできないため、やはり上述
の不都合を解消することができない。

【０００６】また、特開平８−１７５４１２号公報に
は、ステアリングホイールの回転角度が規定角度を超え
たときに操舵輪の換向速度に応じて補助トルクを小さく
するようにしたパワーステアリング装置が記載されてい
る。しかしながら、この装置によっても、換向速度が大
きい場合にはエンドストッパが他の部材と衝突すること
を完全に防止することはできず、そのため上述したよう
な不都合を解消することができない。また、エンドショ
ックが生じるために運転者の操舵フィーリングも良好で
あるとは言いがたい。

【０００７】そこで、本発明の主な目的は、エンドスト
ッパなどのステアリング系統の部材が他の部材と衝突す
ることによるエンドショックをなくすことで、運転者に
良好な操舵フィーリングを提供するとともに、ステアリ
ング系統の部材を比較的小型軽量で製造コストの低いも
のにすることができるパワーステアリング装置を提供す
ることである。

【０００８】

【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のパワーステアリング装置は、ステアリン
グホイールの操作によって変更される操舵輪の操舵角度
を検出する操舵角度検出手段と、前記ステアリングホイ
ールに負荷される操舵トルクを検出する操舵トルク検出
手段と、前記操舵輪に加えられる補助トルクを発生する
補助トルク発生手段と、前記操舵輪の操舵角度が設定操
舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且つ前記操
舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に操舵トル
クが負荷されている場合に、前記ステアリングホイール
に負荷される操舵トルクとは逆方向の補助トルクを発生
するように前記補助トルク発生手段を制御することが可
能な制御手段とを備えている。

【０００９】請求項１のパワーステアリング装置では、
操舵トルクおよび操舵角度が検出され、この検出結果に
基づいて、操舵角度が設定操舵端角度を含む第１の所定
角度範囲内にあり且つ操舵角度を中立角度から遠ざける
ような操舵トルクが負荷されていると判断された場合に
は、操舵トルクとは逆方向の補助トルクが操舵輪に加え
られ得るような制御が行われる。

【００１０】そのため、請求項１によると、補助トルク
の方向を変更することなく単にその大きさを変更するだ
けでは防止できなかったステアリングエンドにおけるエ
ンドストッパと他の部材との衝突を確実に防止すること
が可能となって、エンドストッパの機械的強度を従来に
比べて低下させたり、或いはエンドストッパを省略する
ことができる。従って、エンドストッパに必要な容積や
部品点数を従来よりも小さくすることが可能となる。ま
た、大きなエンドショックを想定してターンギアなどの
ステアリング系統の部材の強度を大きくしておく必要が
なくなるので、ステアリング系統の部材を小型薄肉にす
ることができて、軽量化および製造コストの低減を図る
ことが可能となる。さらに、エンドショックが生じない
ために、運転者に良好な操舵フィーリングを与えること
ができる。

【００１１】また、請求項２のパワーステアリング装置
においては、前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度が
設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且つ
前記操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に所
定値を超える大きさの操舵トルクが負荷されている場合
に、操舵トルクとは逆方向の補助トルクを発生するよう
に前記補助トルク発生手段を制御することが可能である
とともに、それ以外の場合に、操舵トルクと同じ方向で
これの大きさに応じた補助トルクを発生するように前記
補助トルク発生手段を制御することが可能である。

【００１２】請求項２によると、操舵輪の操舵角度が設
定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且つ操
舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に所定値を
超える大きさの操舵トルク負荷されている場合には請求
項１と同様の制御が行われ、それ以外の場合（すなわ
ち、操舵輪の操舵角度が設定操舵端角度を含む第１の所
定角度範囲外にある場合、当該範囲内であっても操舵ト
ルクの方向が操舵輪の操舵角度を中立角度に近づけるも
のである場合、そして、当該範囲内であり且つ操舵トル
クの方向が操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざけるも
のであっても、操舵トルクの大きさが所定値以下である
場合）には、操舵トルクと同じ方向でこれの大きさに応
じた補助トルクを発生するような制御が行われる。その
ため、請求項１の場合とは異なり、操舵輪の操舵角度が
設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内であり且つ
操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に所定値
以下の操舵トルクが負荷されている場合に、操舵輪を第
１の所定角度範囲内の任意の操舵角度で静止させること
が可能となり、エンドショックの防止を実現しつつ運転
者による操舵可能範囲を請求項１の場合よりも拡大する
ことが可能となる。

【００１３】また、請求項３のパワーステアリング装置
においては、前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度が
設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且つ
前記操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に操
舵トルクが負荷されている場合であっても、前記操舵輪
の操舵角度が中立角度に近づくように変化しているとき
には、前記ステアリングホイールに負荷される操舵トル
クとは逆方向の補助トルクを発生させないように前記補
助トルク発生手段を制御する。

【００１４】請求項３によると、操舵輪の操舵角度が中
立角度に近づくように変化しているときには、操舵トル
クとは逆方向の補助トルクを発生させないようにするの
で、いわゆるキックバック現象が生じて操舵トルクの方
向と操舵角度の変化方向とが反対になった場合にも、操
舵輪を所望の操舵方向に迅速に近づけることができる。

【００１５】また、請求項４のパワーステアリング装置
においては、前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度が
前記第１の所定角度範囲内にある場合に、前記操舵輪の
操舵角度が設定操舵端角度を含み前記第１の所定角度範
囲よりも狭い第２の所定角度範囲内となり且つ操舵角速
度が実質的にゼロとなるまで前記補助トルク発生手段で
発生する補助トルクを反復的に変更可能である。

【００１６】請求項４によると、操舵輪の操舵角度が設
定操舵端角度近傍の第２の所定角度範囲内となり且つ操
舵角速度が実質的にゼロとなるまで補助トルクを反復的
に変更可能であるので、常に設定操舵端角度近傍の狭い
範囲内に操舵輪を停止させることができ、操舵輪の停止
方向がその時々によって変動するということがない。

【００１７】また、請求項５のパワーステアリング装置
においては、前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度が
設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にある場合
に、補助トルクの大きさおよび方向を式Ｔ_A ＝Ｋ_P θ＋
Ｋ_D （ｄθ／ｄｔ）に基づいて定める（但し、Ｔ_A は補
助トルクの大きさおよび正負（中立角度から遠ざかる方
向を正とする）を表しており、θは設定操舵端角度をθ
＝０としここから操舵輪の中立角度に向かって角度が増
加すると定義したときの操舵角度、Ｋ_p は操舵角度θの
比例ゲイン、Ｋ_D は操舵角度θの微分ゲインである）。

【００１８】請求項５によると、操舵角度および操舵角
速度に基づいて必要な補助トルクの大きさおよび方向を
容易に決定し、操舵輪を迅速に設定操舵端角度近傍の狭
い範囲内に停止させることができる。

【００１９】また、請求項６のパワーステアリング装置
においては、前記制御手段は、設定操舵端角度近傍にお
いて操舵角速度が実質的にゼロとなった後に、操舵角度
を中立角度に近づけるような操舵トルクが負荷された場
合に、操舵トルクと同じ方向でこれの大きさに応じた補
助トルクを発生するように前記補助トルク発生手段を制
御する。

【００２０】請求項６によると、設定操舵端角度近傍に
おいて操舵角速度が実質的にゼロとなった後に操舵角度
を中立角度の方向に戻すときに操舵トルクと同じ方向で
これの大きさに応じた補助トルクが発生するような制御
が行われるので、運転者は比較的小さな操舵トルクを加
えるだけでステアリングホイールを軽快に動かすことが
できる。

【００２１】また、請求項７のパワーステアリング装置
は、ステアリングホイールの操作によって変更される操
舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出手段と、前記操
舵輪に加えられる補助トルクを発生する補助トルク発生
手段と、前記操舵輪の操舵角度が設定操舵端角度を含む
所定角度範囲内にあり且つ中立角度から遠ざかるように
変化している場合に、前記操舵輪の操舵角度を中立角度
に近づけるような補助トルクを発生するように前記補助
トルク発生手段を制御することが可能な制御手段とを備
えている。

【００２２】請求項７によると、操舵輪の操舵角度が設
定操舵端角度を含む所定角度範囲内にあり且つ中立角度
から遠ざかるように変化しているときに、操舵輪の操舵
角度を中立角度に近づけるような補助トルクが操舵輪に
加えられ得るような制御が行われる。そのため、ステア
リングエンドにおけるエンドストッパと他の部材との衝
突を確実に防止することが可能となって、エンドストッ
パの機械的強度を従来に比べて低下させたり、或いはエ
ンドストッパを省略することができる。従って、エンド
ストッパに必要な容積や部品点数を従来よりも小さくす
ることが可能となる。また、大きなエンドショックを想
定してターンギアなどのステアリング系統の部材の強度
を大きくしておく必要がなくなるので、ステアリング系
統の部材を小型薄肉にすることができて、軽量化および
製造コストの低減を図ることが可能となる。さらに、エ
ンドショックが生じないために、運転者に良好な操舵フ
ィーリングを与えることができる。また、請求項１とは
異なり操舵トルク検出手段が不要であるので、構成が簡
単である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。

【００２４】図１は、本実施の形態のパワーステアリン
グ装置が組み込まれたフォークリフトの要部概略図であ
る。本実施の形態のパワーステアリング装置は、操舵輪
６の操舵角度を検出するための操舵角度センサ１０と、
ステアリングホイール１に負荷される操舵トルクを検出
するための操舵トルクセンサ７と、操舵輪に加えられる
補助トルクを発生するＥＰＳ（Electric Powered Steer
ing ）モータ（以下、「アシストモータ」という）１１
と、操舵角度センサ１０および操舵トルクセンサ７から
の信号に基づいてアシストモータ１１を制御するコント
ローラ８とを具備している。

【００２５】図１において、ステアリングホイール１
は、運転者によって所望の角度だけ回動させられる。ス
テアリングホイール１には、ユニバーサルジョイント２
ａを介して操舵軸２が接続されており、さらに操舵軸２
には別のユニバーサルジョイント２ｂを介して入力ギア
３が接続されている。入力ギア３は、駆動ユニット５を
介して操舵輪６と接続されたターンギア４と噛み合って
いる。また、ターンギア４は、入力ギア３のほかに、操
舵角度センサ１０にターンギア４の回転角を伝えるため
のセンサ結合用ギア９、および、アシストモータ１１か
ら出力された補助トルクをターンギア４に与えるための
モータ出力ギア１２と噛み合っている。

【００２６】一方、コントローラ８は、操舵角度センサ
１０および操舵トルクセンサ７からの信号に基づいて演
算を行ってアシストモータ１１を制御する制御信号を生
成する。そして、その制御信号で駆動されたアシストモ
ータ１１から出力される補助トルクが、モータ出力ギア
１２を介してターンギア４に与えられる。従って、操舵
輪６は、ステアリングホイール１の回動に伴って入力ギ
ア３を介して与えられる操舵トルクと、アシストモータ
１１で生成されてモータ出力ギア１２を介して与えられ
る補助トルクとの両方のトルクによってその換向が制御
されることになる。

【００２７】本実施の形態において、操舵トルクセンサ
７としては、ステアリングホイール１とその近傍に配置
された部材との変位角度を出力するポテンショメータが
用いられている。また、操舵角度センサ１０としても、
操舵トルクセンサ７と同様にポテンショメータが用いら
れている。

【００２８】次に、図１に示されたコントローラ８の構
成について説明する。図２に示すように、コントローラ
８は、操舵トルク演算部２１、操舵角度演算部２２、操
舵角速度演算部２３、第１判断部２４、第２判断部２
５、第３判断部２６、第４判断部２７、補助トルク演算
部２８から構成されている。操舵トルク演算部２１は、
操舵トルクセンサ７から受信したステアリングホイール
１に負荷された操舵トルクを表す信号（本実施の形態で
はポテンショメータで測定した変位角度）に基づいて、
ステアリングホイール１に負荷された操舵トルクの値を
演算により求める。操舵角度演算部２２は、操舵角度セ
ンサ１０から受信した操舵輪６の操舵角度を表す信号
（本実施の形態ではポテンショメータで測定した変位角
度）に基づいて、操舵輪６の操舵角度を演算により求め
る。操舵角速度演算部２３は、操舵角度センサ１０から
受信した信号に基づいて操舵輪６の操舵角速度を演算に
より求める。

【００２９】第１判断部２４は、操舵角度演算部２２か
ら供給された操舵角度信号に基づいて、操舵角度が後述
する所定範囲（第１の所定角度範囲）内にあるかどうか
を判断する。第２判断部２５は、操舵角速度演算部２３
から供給された操舵角速度信号に基づいて、操舵角速度
の方向（正負）を判断する。第３判断部２６は、操舵角
度演算部２２および操舵角速度演算部２３からそれぞれ
供給された操舵角度信号および操舵角速度信号に基づい
て、操舵角度が後述する所定範囲（第２の所定角度範
囲）内にあり且つ操舵角速度が実質的にゼロとなってい
るかを判断する。第４判断部２７は、操舵トルク演算部
２１から供給された操舵トルク信号に基づいて、操舵ト
ルクが所定の値以上であるかどうか、そして、操舵トル
クが正、負、ゼロのいずれであるかを判断する。そし
て、補助トルク演算部２８は、これら各部２１〜２７か
らの信号を受け取って、これら各部２１〜２７での演算
結果および判断結果に基づいたモータ制御信号を生成す
る。

【００３０】本実施の形態において、コントローラ８
は、具体的には、所定のプログラムやデータが記憶され
ているＲＯＭ、操舵トルクセンサ７および操舵角度セン
サ１０から受け取ったデータを一時的に記憶しておくた
めのＲＡＭ、および、ＲＡＭに記憶されたデータおよび
ＲＯＭに記憶されたプログラムに基づいて所定の演算を
行うＣＰＵなどから構成されていてよい。

【００３１】次に、本実施の形態のパワーステアリング
装置の動作について、図３に示したフローチャートをさ
らに参照して説明する。その前に、本明細書中における
操舵角度および操舵トルクの方向について定義してお
く。図４に示すように車体が直進するときの操舵方向を
「中立」とした場合、本実施の形態では、中立角度に対
してほぼ直角な角度が設定操舵端角度とされている。設
定操舵端角度とは、多くの場合に操舵輪の最大操舵角度
になるものとして予め決められた、機械的可動範囲内に
ある任意の角度である。そして、その設定操舵端角度に
おいて操舵角度θ＝０とし、設定操舵端角度から中立角
度に近づく方向に操舵角度θが増加するものとして操舵
角度が定義されている。

【００３２】そして、本実施の形態では、操舵角度θを
減少させるようなトルクを正のトルク、操舵角度θを増
加させるようなトルクを負のトルクと定義している。従
って、図４において時計回りに操舵輪を回転させるトル
クは正のトルクであり、反時計回りに操舵輪を回転させ
るトルクは負のトルクである。

【００３３】また、本実施の形態では、操舵角度θがθ
_A を超える場合には通常のパワーステアリング装置と同
じく、操舵トルクと同じ方向でその大きさに応じた補助
トルクを発生させるような通常制御が行われるが、操舵
角度θがθ_L 以上θ_A 以下（第１の所定角度範囲）であ
る場合には、原則的にこれとは異なる制御が行われる。
ここで、θ_A はθ＝０から９０°（中立）の間で任意に
設定された境界角度であり、θ_L は仮想的な機械的可動
端部角度或いはエンドストッパによる実際の機械的可動
端部角度である。また、操舵角度θ＝０の前後には、±
δの範囲で第２の所定角度範囲が設けられている。第２
の所定角度範囲は、所定の場合に、操舵輪をこの範囲に
停止させるような制御を行うために設定されたものであ
る。

【００３４】なお、図４では中立角度の右側だけを説明
したが、中立角度の左側についても同様にして操舵角度
θ＝０の位置とその正負およびトルクの方向が定義され
ているものとする。つまり、本実施の形態において、操
舵輪６は、右側のθ_L から左側のθ_L の範囲で機械的に
可動であり、右側のθ_A から左側のθ_A の範囲で通常制
御に基づいて制御される。

【００３５】以上のことを前提として、図３に示す各ス
テップについて説明する。まず、ステップＳ１におい
て、操舵角度センサ１０の出力信号から操舵角度演算部
２２で操舵輪６の現在の操舵角度が検出される。この検
出結果は第１判断部２４に送られる。そして、ステップ
Ｓ２において、操舵角度θがθ_L 以上θ_A 以下である
か、すなわち操舵角度θが第１の所定角度範囲内にある
かどうかが判断される。

【００３６】θ≧θ_A であると判断された場合（Ｓ２：
ＮＯ）、ステップＳ３に進み、操舵トルクセンサ７の出
力信号からステアリングホイール１に現在負荷されてい
る操舵トルクＴが操舵トルク演算部２１において求めら
れる。そして、ステップＳ４では、ステップＳ３で求め
られた操舵トルクと同じ方向に操舵トルクの値にほぼ比
例した補助トルクＴ_A を発生させるような制御信号が生
成され、アシストモータ１１に供給される。その後、ス
テップＳ１に戻って同様のステップが繰り返して行われ
る。

【００３７】一方、θ_L ≦θ≦θ_A であると判断された
場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ステップＳ５に進み、操舵トル
クセンサ７の出力信号からステアリングホイール１に現
在負荷されている操舵トルクＴが操舵トルク演算部２１
において求められる。そして、ステップＳ６において、
操舵トルクＴが正のしきい値Ｔ_th以上であるかどうかが
第４判断部２７で判断される。操舵トルクＴが正のしき
い値Ｔ_th未満の場合（すなわち、操舵トルクＴが負の場
合と、操舵トルクＴが正であってもしきい値Ｔ _thよりも
小さい場合）には（Ｓ６：ＮＯ）、ステップＳ４に進ん
で通常制御が行われ、操舵トルクＴが正のしきい値Ｔ_th
以上の場合には（Ｓ６：ＹＥＳ）、ステップＳ７に進
む。

【００３８】このように、しきい値Ｔ_thを正の値として
おくことで、たとえ操舵輪６の操舵角度が第１の所定角
度範囲（θ_L ≦θ≦θ_A ）内にあったとしても、操舵ト
ルクＴが負の場合だけではなく、操舵トルクＴが正であ
ってもしきい値Ｔ_thよりも小さい場合についても通常制
御が行われるようになり、操舵輪６を任意の操舵角度で
停止させることができる。一方でしきい値Ｔ_thをゼロと
したとすると、操舵トルクＴが正である場合には通常制
御が行われず、操舵輪６を任意の操舵角度で停止させる
ことができない。

【００３９】ステップＳ７では、操舵角速度演算部２３
において操舵角速度ｄθ／ｄｔが算出される。そして、
ステップＳ８において、ステップＳ７で検出した操舵角
速度ｄθ／ｄｔが負の値であるかどうか、すなわち操舵
輪６の操舵角度が中立角度から遠ざかるように変化して
いるかどうかが第２判断部２５で判断される。

【００４０】操舵角速度ｄθ／ｄｔが負の値であると判
断された場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、ステップＳ９に進
む。ステップＳ９では、次式（１）に示すような大きさ
および方向の補助トルクＴ_A を発生させるようにアシス
トモータ１１が制御される。 Ｔ_A ＝Ｋ_P θ＋Ｋ_D （ｄθ／ｄｔ） (1) （Ｋ_p ：操舵角度θの比例ゲイン、Ｋ_D ：操舵角度θの
微分ゲイン）

【００４１】本実施の形態ではＫ_p およびＫ_D はともに
正の値としている。そのため、Ｋ_pおよびＫ_D を適切に
設定しておくと、操舵角度θがθ_A に近く正の値である
場合であっても、操舵角速度ｄθ／ｄｔの絶対値が大き
いときには、負の補助トルクＴ_A が発生するようにアシ
ストモータ１１が制御されることになる。また、操舵角
速度ｄθ／ｄｔの絶対値が非常に小さい場合であって
も、操舵輪６と地面との摩擦力が小さいなどの理由によ
り操舵角度θが負の値になったときには、負の補助トル
クＴ_A が発生するようにアシストモータ１１が制御され
ることになる。つまり、本実施の形態のパワーステアリ
ング装置では、２つのゲインＫ_p およびＫ _D を適切に設
定しておくことにより、操舵トルクとは逆方向の、操舵
輪６の操舵角度を中立方向に近づけるような補助トルク
を発生させることができる。ここで、２つのゲインＫ_p
およびＫ_D は、実用上考えられる範囲において、操舵角
度θがθ_L よりも小さくなることがないように適宜定め
られることが好ましい。

【００４２】そして、上記式（１）に基づいて操舵トル
クとは逆方向の補助トルクＴ_A が操舵輪６に加えられる
ことにより、操舵輪６の操舵角速度は急速にその絶対値
が小さくなる。従って、操舵輪６が機械的可動端部角度
θ_L を超えることを確実に防止することができるように
なる。また、本実施の形態では、操舵角度および操舵角
度速度に基づいて必要な補助トルクＴ_A の大きさおよび
方向を容易に決定し、操舵輪６を設定操舵端角度近傍の
第２の所定角度範囲内に迅速に停止させることができ
る。

【００４３】一方、操舵角速度ｄθ／ｄｔが正またはゼ
ロであると判断された場合には（Ｓ８：ＮＯ）、ステッ
プＳ１１に進む。この場合は、操舵輪６と地面との摩擦
力が大きいためにキックバック現象が生じているものと
考えられるので、操舵トルクＴと同じ方向の補助トルク
Ｔ_A を与える必要がある。そこで、操舵角速度ｄθ／ｄ
ｔの絶対値にほぼ比例した正の補助トルクＴ_A を発生さ
せるようにアシストモータ１１を制御する。

【００４４】次に、ステップＳ１０において、操舵角度
θが上述した第２の所定角度範囲（０±δ）内にあり且
つ操舵角速度ｄθ／ｄｔが実質的にゼロになっているか
どうかが第３判断部２６で判断される。

【００４５】これら両方の条件が満たされていない場合
には（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１２に進んで操舵角
度θを再度検出してからステップＳ７に戻って同様のス
テップが繰り返して行われる。このように、本実施の形
態では、上述した両方の条件が満たされるまで補助トル
クを反復的に変更していくので、常に操舵輪６を第２の
所定角度範囲内の狭い範囲に停止させることができる。
そのため、操舵輪６の停止方向がその時々によって変動
することがなく、安定した運転感覚が得られる。

【００４６】また、上記両方の条件が満たされている場
合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１３に進んでア
シストモータ１１が停止させられ補助トルクＴ_A がゼロ
とされる。これによって、操舵輪６は第２の所定角度範
囲内において停止状態となる。

【００４７】次に、ステップＳ１４において、操舵トル
クセンサ７および操舵トルク演算部２１によって現在ス
テアリングホイール１に負荷されている操舵トルクＴの
検出が再び行われる。そして、ステップＳ１５におい
て、その操舵トルクＴの値が正、負或いはゼロのいずれ
であるかが第４判断部２７で判断される。

【００４８】ステップＳ１５で操舵トルクＴがゼロであ
ると判断された場合には（Ｓ１５：Ｔ＝０）、ステップ
Ｓ１４に戻って同様のステップが繰り返して行われる。
また、操舵トルクＴが正であると判断された場合には
（Ｓ１５：Ｔ＞０）、操舵角度θがθ_L よりも小さくな
ることを防止するために、ステップＳ１２に戻って同様
のステップが繰り返して行われる。また、操舵トルクが
負であると判断された場合には（Ｓ１５：Ｔ＜０）、操
舵角度θがθ_L よりも小さくなることを考慮しなくても
よいので、ステップＳ４に戻って操舵トルクＴと同じ方
向にその大きさに応じた補助トルクＴ_A を発生させる。
これにより、運転者は、通常のパワーステアリング装置
が動作しているときと同様、比較的小さな操舵トルクを
加えるだけでステアリングホイール１を軽快に回動させ
ることができる。

【００４９】このように、本実施の形態のパワーステア
リング装置では、操舵トルクおよび操舵角度が検出さ
れ、この検出結果に基づいて、操舵角度が第１の所定角
度範囲内にあり且つ操舵角度を中立角度から遠ざけるよ
うな操舵トルクが負荷されていると判断された場合に、
操舵トルクとは逆方向の補助トルクＴ_A が操舵輪６に加
えられ得るような制御が行われる。そのため、補助トル
クの方向を変更することなく単にその大きさを変更する
だけでは防止できなかったステアリングエンドにおける
エンドストッパと他の部材との衝突を確実に防止するこ
とが可能となって、エンドストッパの機械的強度を従来
に比べて低下させたり、或いはエンドストッパを省略す
ることができる。従って、エンドストッパに必要な容積
や部品点数を従来よりも小さくすることが可能となる。
また、大きなエンドショックを想定してターンギア４な
どのステアリング系統の部材の強度を大きくしておく必
要がなくなるので、ステアリング系統の部材を小型薄肉
にすることができて、軽量化および製造コストの低減を
図ることが可能となる。さらに、エンドショックが生じ
ないために、運転者に良好な操舵フィーリングを与える
ことができる。

【００５０】以上、本発明の好適な一実施の形態につい
て説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様
々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施
の形態では、操舵トルクを検出していたが、操舵トルク
を検出することなく、単に操舵角度および角速度だけか
ら補助トルクの向きおよび大きさを決めるようにしても
よい。すなわち、操舵輪の操舵角度が設定操舵端角度を
含む所定角度範囲内にあり且つ中立角度から遠ざかるよ
うに変化している場合に、操舵輪の操舵角度を中立角度
に近づけるような補助トルクを発生するようにしても、
上記実施の形態と同様にエンドショックの防止という目
的を達成することが可能である。

【００５１】また、補助トルクの向きおよび大きさは、
式（１）に基づいて決定することに限定されるものでは
なく、所定の場合に操舵トルクと逆の（すなわち、操舵
角度を中立角度に近づけるような）補助トルクを発生す
ることができるようなものであればどのように補助トル
クが決定されてもよい。例えば、操舵輪の操舵角度およ
び操舵角速度に加えて角加速度をも考慮して補助トルク
の向きおよび大きさを決定するようにしてもよい。この
ようにすると、より迅速に操舵輪をエンドにおいて停止
させることが可能となる。

【００５２】また、図３のステップを本発明の主旨から
離れない範囲で入れ替えたり、変更することも可能であ
る。例えば、ステップＳ１２の後にステップＳ７に戻る
のではなく、ステップＳ５に戻って再度操舵トルクを検
出しなおしてもよい。その場合、操舵トルクがしきい値
よりも小さければ、ステップＳ４の通常制御に移行する
ので、この場合も操舵輪６を任意の位置に停止させるこ
とが可能となる。

【００５３】また、上述の実施の形態では、操舵角度が
第１の所定角度範囲内にあって操舵トルクが正のしきい
値以上である場合だけキックバック現象を考慮した制御
を行ったが、操舵角度が第１の所定角度範囲外にあると
きにもキックバック現象を考慮した制御を行うようにし
てよい。また、上述の実施の形態のような制御を行う
と、例えば操舵角度が第１の所定角度範囲の外から中へ
入った際には発生させられる補助トルクの大きさが比較
的急激に変化することになるので、運転者が違和感を感
じることが予想されるが、これを緩和するために、例え
ば操舵角度が第１の所定角度範囲の外から中へ入った際
に発生させる補助トルクの大きさを緩やかに所望の値に
近づけるような制御を付加してもよい。

【００５４】また、上述の実施の形態では、操舵トルク
センサ７および操舵角センサ１０としてポテンショメー
タを用いたが、ポテンショメータ以外であっても例えば
光センサなどの公知のセンサを用いることができる。

【００５５】上述の実施の形態では、フォークリフトに
組み込まれた場合を例に本発明のパワーステアリング装
置を説明したが、本発明のパワーステアリング装置は、
フォークリフトだけではなく、他の車両、例えば通常の
フォークリフトトラックや、自動車に組み込んで使用可
能であることは言うまでもない。更に、本発明のパワー
ステアリング装置は、上述の実施の形態のようなアシス
トモータを具備した電気式のパワーステアリング装置だ
けではなく、油圧式のパワーステアリング装置をも包含
したものである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１による
と、ステアリングエンドにおけるエンドストッパと他の
部材との衝突を確実に防止することが可能となって、エ
ンドストッパの機械的強度を従来に比べて低下させた
り、或いはエンドストッパを省略することができる。従
って、エンドストッパに必要な容積や部品点数を従来よ
りも小さくすることが可能となり、また、大きなエンド
ショックを想定してターンギアなどのステアリング系統
の部材の強度を大きくしておく必要がなくなるので、ス
テアリング系統の部材を小型薄肉にすることができて、
軽量化および製造コストの低減を図ることが可能とな
る。さらに、エンドショックが生じないために、運転者
に良好な操舵フィーリングを与えることができる。

【００５７】また、請求項２によると、エンドショック
の防止を実現しつつ運転者による操舵可能範囲を請求項
１の場合よりも拡大することが可能となる。請求項３に
よると、いわゆるキックバック現象が生じて操舵トルク
の方向と操舵角度の変化方向とが反対になった場合に
も、操舵輪を所望の操舵方向に迅速に近づけることがで
きる。請求項４によると、常に設定操舵端角度近傍の狭
い範囲内に操舵輪を停止させることができ、操舵輪の停
止方向がその時々によって変動するということがない。

【００５８】また、請求項５によると、操舵角度および
操舵角度速度に基づいて必要な補助トルクの大きさおよ
び方向を容易に決定し、操舵輪を迅速に設定操舵端角度
近傍の狭い範囲内に停止させることができる。請求項６
によると、設定操舵端角度近傍において操舵角速度が実
質的にゼロとなった後に操舵角度を中立角度の方向に戻
すときに、運転者は比較的小さな操舵トルクを加えるだ
けでステアリングホイールを軽快に動かすことができ
る。請求項７によると、ステアリングエンドにおけるエ
ンドストッパと他の部材との衝突を確実に防止すること
が可能となって、請求項１と同様の効果が得られる。ま
た、請求項１とは異なり操舵トルク検出手段が不要であ
るので、構成が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるパワーステアリン
グ装置が組み込まれたフォークリフトの要部概略図であ
る。

【図２】図１に示されたコントローラのブロック図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態によるパワーステアリン
グ装置の動作を示すフローチャートである。

【図４】操舵輪の操舵角度および操舵トルクについて説
明するための図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ 操舵軸 ３ 入力ギア ４ ターンギア ５ 駆動ユニット ６ 操舵輪 ７ 操舵トルクセンサ ８ コントローラ ９ センサ結合用ギア １０ 操舵角センサ １１ アシストモータ １２ モータ出力用ギア

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステアリングホイールの操作によって変
   更される操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出手段
   と、 前記ステアリングホイールに負荷される操舵トルクを検
   出する操舵トルク検出手段と、 前記操舵輪に加えられる補助トルクを発生する補助トル
   ク発生手段と、 前記操舵輪の操舵角度が設定操舵端角度を含む第１の所
   定角度範囲内にあり且つ前記操舵輪の操舵角度を中立角
   度から遠ざける方向に操舵トルクが負荷されている場合
   に、前記ステアリングホイールに負荷される操舵トルク
   とは逆方向の補助トルクを発生するように前記補助トル
   ク発生手段を制御することが可能な制御手段とを備えて
   いることを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度
   が設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且
   つ前記操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に
   所定値を超える大きさの操舵トルクが負荷されている場
   合に、操舵トルクとは逆方向の補助トルクを発生するよ
   うに前記補助トルク発生手段を制御することが可能であ
   るとともに、それ以外の場合に、操舵トルクと同じ方向
   でこれの大きさに応じた補助トルクを発生するように前
   記補助トルク発生手段を制御することが可能であること
   を特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装
   置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度
   が設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にあり且
   つ前記操舵輪の操舵角度を中立角度から遠ざける方向に
   操舵トルクが負荷されている場合であっても、前記操舵
   輪の操舵角度が中立角度に近づくように変化していると
   きには、前記ステアリングホイールに負荷される操舵ト
   ルクとは逆方向の補助トルクを発生させないように前記
   補助トルク発生手段を制御することを特徴とする請求項
   １または２に記載のパワーステアリング装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度
   が前記第１の所定角度範囲内にある場合に、前記操舵輪
   の操舵角度が設定操舵端角度を含み前記第１の所定角度
   範囲よりも狭い第２の所定角度範囲内となり且つ操舵角
   速度が実質的にゼロとなるまで前記補助トルク発生手段
   で発生する補助トルクを反復的に変更可能であることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワー
   ステアリング装置。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記操舵輪の操舵角度
   が設定操舵端角度を含む第１の所定角度範囲内にある場
   合に、補助トルクの大きさおよび方向を式Ｔ _A ＝Ｋ_P θ
   ＋Ｋ_D （ｄθ／ｄｔ）に基づいて定める（但し、Ｔ_A は
   補助トルクの大きさおよび正負（中立角度から遠ざかる
   方向を正とする）を表しており、θは設定操舵端角度を
   θ＝０としここから操舵輪の中立角度に向かって角度が
   増加すると定義したときの操舵角度、Ｋ_p は操舵角度θ
   の比例ゲイン、Ｋ_D は操舵角度θの微分ゲインである）
   ことを特徴とする請求項４に記載のパワーステアリング
   装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、設定操舵端角度近傍に
   おいて操舵角速度が実質的にゼロとなった後に、操舵角
   度を中立角度に近づけるような操舵トルクが負荷された
   場合に、操舵トルクと同じ方向でこれの大きさに応じた
   補助トルクを発生するように前記補助トルク発生手段を
   制御することを特徴とする請求項４または５に記載のパ
   ワーステアリング装置。
7. 【請求項７】 ステアリングホイールの操作によって変
   更される操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度検出手段
   と、 前記操舵輪に加えられる補助トルクを発生する補助トル
   ク発生手段と、 前記操舵輪の操舵角度が設定操舵端角度を含む所定角度
   範囲内にあり且つ中立角度から遠ざかるように変化して
   いる場合に、前記操舵輪の操舵角度を中立角度に近づけ
   るような補助トルクを発生するように前記補助トルク発
   生手段を制御することが可能な制御手段とを備えている
   ことを特徴とするパワーステアリング装置。