JP2002193131A

JP2002193131A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP2002193131A
Application number: JP2000396087A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Kawashima; 一史川嶋
Original assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Current assignee: Nippon Yusoki Co Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】操舵機構の目標操舵角度の操作角度に対する設
定比率が可変であり、オペレータの早期疲労等を招く恐
れがないパワーステアリング装置を提供する。【解決手段】本発明に係るパワーステアリング装置は、
車両の走行速度を検出する走行速度検出手段１と、操舵
ハンドルの回転角度である操作角度を検出する操作角度
検出手段１１と、操舵機構１４による実際の回転角度で
ある実操舵角度を検出する実操舵角度検出手段１２と、
操作角度に基づいて操舵機構１４の目標となる回転角度
である目標操舵角度を計算し、計算された目標操舵角度
と実操舵角度とを比較して偏差を算出する制御手段２
と、算出された偏差に対応して操舵機構１４を駆動する
駆動手段１５とを備えており、かつ、ここでの制御手段
２は目標操舵角度の操作角度に対する設定比率を車両の
走行速度に対応して増減変化させる構成とされているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動式のパワース
テアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フォークリフトにおけるパワーステアリ
ング装置の第１の従来例としては、図示省略している
が、車両本体の後部位置に配設された後輪を操舵輪と
し、かつ、この操舵輪を回転動作させることによって車
両そのものを旋回動作させる操舵機構と、車両本体の前
部位置に配設された操舵ハンドルと操舵機構との間をチ
ェーンやシャフト等から構成されるトルク伝達機構でも
って機械的に連結したものがある。そして、このパワー
ステアリング装置では、トルク伝達機構の後端部に配設
されたトルクセンサでもって操舵ハンドルの回転トルク
を検出し、かつ、その検出値に基づいて操舵機構が具備
しているステアリング用モータを駆動するのに伴って操
舵輪を回転動作させることが実行される。

【０００３】また、パワーステアリング装置の第２の従
来例としては、図３のブロック図で示すように、操舵ハ
ンドルの回転角度である操作角度を検出する操作角度セ
ンサ１１と、操舵機構による実際の回転角度である実操
舵角度、いわゆる操舵輪の切れ角を検出する実操舵角度
センサ１２と、操作角度センサ１１で検出された操作角
度に基づいて操舵機構の目標となる回転角度である目標
操舵角度を計算したうえ、実操舵角度センサ１２で検出
された実操舵角度と目標操舵角度とを比較して偏差を算
出する制御手段であるマイクロコンピュータ１３と、算
出された偏差に対応して操舵機構が具備しているステア
リング用モータ１４を駆動する駆動手段であるモータ駆
動装置１５とを備えて構成されたものがある。なお、操
舵ハンドルの回転角度である操作角度は操舵ハンドルの
回転数に対応して算出されることになり、回転数と操作
角度との間には回転数が多いほど操作角度が大きくなる
という比例関係が成立している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１の従来
例に係るパワーステアリング装置では、操舵ハンドルと
操舵機構とが機械的に連結されているため、これら両者
の回転角度比を容易には変更できない。また、第２の従
来例に係るパワーステアリング装置においても、操舵機
構の目標操舵角度は操作角度に対する単純な設定比率に
基づいたうえで計算されているに過ぎず、操舵ハンドル
及び操舵機構の回転角度比は予め固定値として設定され
ているのが実情である。

【０００５】すなわち、フォークリフトを含む車両一般
にあっては、車両の高速走行時に発生するふらつき動作
を防止して良好な直進性を維持することが重要であるた
め、車両の高速走行時を基準としたうえで操舵機構の目
標操舵角度の操作角度に対する設定比率を一定の固定値
としておき、かつ、操作角度に対して設定比率を乗算す
るのに伴って操舵機構の目標操舵角度を計算することが
行われている。なお、フォークリフトにおいては、操舵
機構の全可動範囲に対するハンドルの回転数を５〜８回
転としておくのが一般的となっている。

【０００６】しかしながら、走行することが主目的であ
る車両の場合とは異なり、荷役車両としてのフォークリ
フトでは、車両を低速走行させながら荷物を積み込んだ
り積み降ろしたりする作業が必須となるため、前進動作
及び後退動作の小刻みな繰り返しである車両の切り返し
操作、いわゆる据え切りに近い状態下で操舵ハンドルを
回転操作することが頻繁に必要とされる。そして、車両
の高速走行時を基準として設定された固定的な設定比率
を利用している限りは、操舵機構の目標操舵角度が相対
的に小さな操舵角度であるにも拘わらず、操舵ハンドル
の回転数を多くして操作角度を大きくする必要がある結
果、オペレータの早期疲労や腕の筋肉障害等を招くとい
うような不都合が生じることになっていた。

【０００７】本発明はこのような不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、操舵ハンドルの操作角度に対する操
舵機構の目標操舵角度の設定比率が可変であり、オペレ
ータの早期疲労や腕の筋肉障害等を招く恐れがない構成
とされたパワーステアリング装置の提供を目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
パワーステアリング装置は、車両の走行速度を検出する
走行速度検出手段と、操舵ハンドルの回転角度である操
作角度を検出する操作角度検出手段と、操舵機構による
実際の回転角度である実操舵角度を検出する実操舵角度
検出手段と、操作角度に基づいて操舵機構の目標となる
回転角度である目標操舵角度を計算し、計算された目標
操舵角度と実操舵角度とを比較して偏差を算出する制御
手段と、算出された偏差に対応して操舵機構を駆動する
駆動手段とを備えており、かつ、制御手段は目標操舵角
度の操作角度に対する設定比率を車両の走行速度に対応
して増減変化させる構成とされていることを特徴とす
る。

【０００９】すなわち、このパワーステアリング装置で
は、目標操舵角度の操作角度に対する設定比率を車両の
走行速度に対応して増減変化させることが制御手段によ
って行われるので、その時々の車両の走行速度に適した
設定比率が選択されることになる。そして、操舵ハンド
ルの操作角度に対応した操舵機構の目標操舵角度が車両
の走行速度をも考慮したうえで計算されており、この目
標操舵角度と実操舵角度とを互いに比較したうえで偏差
が算出される結果、車両の走行速度に対応した操舵ハン
ドルの操作角度、つまり、適切な回転数でもって車両に
必要な動作を行わせることが可能になる。

【００１０】本発明の請求項２に係るパワーステアリン
グ装置は請求項１に記載したものであり、前記制御手段
が、車両の低速走行時にあっては目標操舵角度の操作角
度に対する設定比率を増加させると共に、車両の高速走
行時にあっては目標操舵角度の操作角度に対する設定比
率を減少させる構成であることを特徴としている。

【００１１】このような構成とされた制御手段を備えて
なるパワーステアリング装置であれば、荷物を積み込ん
だり積み降ろしたりする車両の低速走行時には目標操舵
角度の操作角度に対する設定比率が増加することにな
り、また、荷物を載置しないままで走行するような車両
の高速走行時には目標操舵角度の操作角度に対する設定
比率が減少することになる。その結果、車両の低速走行
時、つまり、車両の走行速度が遅い場合には、操舵ハン
ドルの回転数が少なくて済むことになり、操作角度を小
さくすることが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係るパワー
ステアリング装置の構成を示すブロック図であり、図２
は車両の走行速度に対応して変化する操舵ハンドルの回
転数と目標操舵角度との関係を示す説明図である。な
お、本実施の形態に係るパワーステアリング装置の構成
そのものは第２の従来例と基本的に異ならないので、図
１において図３と互いに同一もしくは相当する部品、部
分には同一符号を付している。

【００１３】本実施の形態に係るパワーステアリング装
置は、図１のブロック図で示すように、車両の走行速度
を検出する走行速度検出手段である車速センサ１と、操
舵ハンドルの回転角度である操作角度を検出する操作角
度検出手段である操作角度センサ１１と、操舵機構によ
る実際の回転角度である実操舵角度、つまり、操舵輪の
切れ角を検出する実操舵角度検出手段である実操舵角度
センサ１２と、操作角度に基づいて操舵機構の目標とな
る回転角度である目標操舵角度を計算し、計算された目
標操舵角度と実操舵角度とを比較して偏差を算出する制
御手段であるマイクロコンピュータ２と、算出された偏
差に対応して操舵機構が具備しているステアリング用モ
ータ１４を駆動する駆動手段であるモータ駆動装置１５
とを備えている。

【００１４】なお、操舵ハンドルの回転角度である操作
角度は操舵ハンドルの回転数に対応して算出されること
になり、操舵ハンドルの回転数と操作角度との間には回
転数が多くなるほど操作角度が大きくなるという比例関
係が成立している。また、この際における車速センサ
１、操作角度センサ１１、実操舵角度センサ１２の各々
は、具体的にはロータリエンコーダ等を利用して構成さ
れているのが一般的である。

【００１５】そして、マイクロコンピュータ２は目標操
舵角度の操作角度に対する設定比率を車両の走行速度に
対応したうえで増減変化させる構成を有しており、車両
の低速走行時にあっては目標操舵角度の操作角度に対す
る設定比率を車両の中速走行時の設定比率よりも増加さ
せると共に、車両の高速走行時にあっては目標操舵角度
の操作角度に対する設定比率を車両の中速走行時の設定
比率よりも減少させるものとなっている。すなわち、こ
のマイクロコンピュータ２には、図２の説明図で示すよ
うなデータベース、つまり、車両の走行速度に対応して
変化する操舵ハンドル回転数と目標操舵角度との相対的
な関係を表示するデータベースが内蔵されており、この
データベースからは、例えば、車両の高速走行時におけ
る操舵ハンドルの回転数が２回転であれば計算結果とし
て目標操舵角度が略５０度となる設定比率が読み取られ
るのに対し、車両の低速走行時であれば操舵ハンドル回
転数が同じ２回転であっても目標操舵角度が略８０度と
なる設定比率が読み取られることになっている。

【００１６】そのため、このパワーステアリング装置で
は、目標操舵角度の操作角度に対する設定比率を車両の
走行速度に対応して増減変化させることがマイクロコン
ピュータ２によって自動的かつ随時に実行されることに
なり、その時々の車両の走行速度に適した設定比率が適
宜に選択されるのに伴って操舵ハンドルの操作角度に対
応した操舵機構の目標操舵角度が車両の走行速度をも考
慮したうえで計算される。そして、このマイクロコンピ
ュータ２においては、目標操舵角度と実操舵角度とを互
いに比較したうえで偏差が算出されることとなる結果、
車両の走行速度に対応した操舵ハンドルの操作角度、つ
まり、適切な回転数でもって車両に必要な動作を行わせ
ることが可能となる。

【００１７】したがって、このような制御手段を備えた
パワーステアリング装置であれば、荷物を運搬中等のよ
うな車両の中速走行時における設定比率を基準としたう
え、荷物を積み込んだり積み降ろしたりする車両の低速
走行時には目標操舵角度の操作角度に対する設定比率が
車両の中速走行時よりも増加することになり、また、荷
物を載置しないままで走行するような車両の高速走行時
には目標操舵角度の操作角度に対する設定比率が車両の
中速走行時よりも減少することになる。その結果、車両
の低速走行時、つまり、車両の走行速度が遅い場合に
は、操舵ハンドルの回転数が少なくて済むことになり、
操作角度を小さくし得ることとなる。

【００１８】つぎに、本実施の形態に係るパワーステア
リング装置の動作を説明する。すなわち、車両の旋回動
作や切り返し操作に際しては、まず、オペレータによっ
て操舵ハンドルが回転操作されることになり、その回転
数に対応した操作角度が操作角度センサ１１でもって検
出される。そして、操作角度が検出されると、マイクロ
コンピュータ２は、車速センサ１でもって検出された車
両の走行速度に対応する設定比率を算出し、かつ、算出
された設定比率を検出済みの操作角度に乗算して操舵機
構の目標操舵角度を計算することとなり、計算された目
標操舵角度と実操舵角度センサ１２でもって検出された
操舵機構の実操舵角度とを比較して偏差を算出した後、
算出された偏差をモータ駆動装置１５へと指示すること
になる。

【００１９】そのため、モータ駆動装置１５は、マイク
ロコンピュータ２から指示された偏差に基づいたうえ、
この偏差が零（ゼロ）となるようステアリング用モータ
１４を駆動することになる。そして、実操舵角度センサ
１２でもって検出される操舵機構の実操舵角度が目標操
舵角度となるまで、モータ駆動装置１５はステアリング
用モータ１４を駆動し続けることとなり、その結果とし
て目標操舵角度が達成される。

【００２０】ところで、本実施の形態では、操舵ハンド
ルの回転数に対する操舵角度の設定値が高・中・低の３
段階であることになっているが、このような３段階に限
定されず、車両の走行速度に対応して連続的に可変とさ
れていてもよいこと、また、ステアリング用モータ１４
が交流もしくは直流のいずれであってもよいことは勿論
である。さらに、本実施の形態においては、本発明にか
かるパワーステアリング装置を配備する対象がフォーク
リフトであることを前提としているが、パワーステアリ
ング装置の配備対象がフォークリフトのみに限定される
ことはないのであり、フォークリフト以外の一般的な車
両に対して上記した構成のパワーステアリング装置を配
備してもよいことは当然である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係るパワーステアリング装置によれば、目標操舵角度
の操作角度に対する設定比率を車両の走行速度に対応し
て増減変化させることが制御手段によって行われるの
で、操作角度に対応した操舵機構の目標操舵角度が車両
の走行速度をも考慮したうえで計算されることになり、
この目標操舵角度と実操舵角度とを比較して偏差が算出
される結果として車両の走行速度に対応した操舵ハンド
ルの操作角度、つまり、適切な回転数でもって車両に必
要な動作を行わせることが可能になる。

【００２２】そして、請求項２に係るパワーステアリン
グ装置のように、この制御手段が、車両の低速走行時に
は目標操舵角度の操作角度に対する設定比率を増加させ
ると共に、車両の高速走行時には目標操舵角度の操作角
度に対する設定比率を減少させる構成である場合には、
荷物を積み込んだり積み降ろしたりする車両の低速走行
時には目標操舵角度の操作角度に対する設定比率が増加
する一方、荷物を載置しないままで走行するような車両
の高速走行時には目標操舵角度の操作角度に対する設定
比率が減少することになる。したがって、車両の低速走
行時には、操舵ハンドルの回転数が少なくて済むことと
なり、操作角度を小さくすることが可能になる。

【００２３】すなわち、本発明に係る構成とされた制御
手段を備えてなるパワーステアリング装置においては、
操舵ハンドルの操作角度に対する操舵機構の目標操舵角
度の設定比率が可変となっているので、車両の低速走行
時における切り返し等に要する操舵ハンドルの回転数を
従来よりも少なくすることが可能であり、オペレータの
早期疲労や腕の筋肉障害等を招く恐れがなくなる。ま
た、同時に、車両の高速走行時におけるふらつき動作を
抑制しながら良好な直進性を維持するのに適切な操舵ハ
ンドルの回転数をも確保することができる。そのため、
走行速度の相違に影響されないで安定した車両の走行操
作が可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るパワーステアリング装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態に係る車両の走行速度に対応して
変化する操舵ハンドルの回転数と目標操舵角度との関係
を示す説明図である。

【図３】第２の従来例に係るパワーステアリング装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１車速センサ（走行速度検出手段）２マイクロコンピュータ（制御手段）１１操作角度センサ（操作角度検出手段）１２実操舵角度センサ（実操舵角度検出手段）１４ステアリング用モータ（操舵機構）１５モータ駆動装置（駆動手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の走行速度を検出する走行速度検出
手段と、操舵ハンドルの回転角度である操作角度を検出
する操作角度検出手段と、操舵機構による実際の回転角
度である実操舵角度を検出する実操舵角度検出手段と、
操作角度に基づいて操舵機構の目標となる回転角度であ
る目標操舵角度を計算し、計算された目標操舵角度と実
操舵角度とを比較して偏差を算出する制御手段と、算出
された偏差に対応して操舵機構を駆動する駆動手段とを
備えており、かつ、制御手段は目標操舵角度の操作角度
に対する設定比率を車両の走行速度に対応して増減変化
させる構成とされていることを特徴とするパワーステア
リング装置。
【請求項２】前記制御手段は、車両の低速走行時にあ
っては目標操舵角度の操作角度に対する設定比率を増加
させると共に、車両の高速走行時にあっては目標操舵角
度の操作角度に対する設定比率を減少させる構成である
ことを特徴とする請求項１に記載したパワーステアリン
グ装置。