JP2002321634A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステアリングモータやモータ制御手段を過熱
や焼損から確実に保護することが可能な構成とされたパ
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、ハンドル２２の回転角度を検出する操作角度検出手
段１と、ステアリングモータ２で操舵される操舵輪２３
の実操舵角度を検出する実操舵角度検出手段３と、ハン
ドル２２の回転角度に基づいて設定される操舵輪２３の
目標操舵角度と実操舵角度との偏差をなくすようステア
リングモータ２の駆動を制御するモータ制御手段４と、
ハンドル２２の操作速度を検出する操作速度検出手段１
１と、ハンドル２２の操作速度がゼロまたはゼロ近傍で
あるとの判定を下す操作速度判定手段２３とを備えてお
り、ハンドル２２の操作速度がゼロまたはゼロ近傍であ
ると判定された時は、モータ制御手段４を介してステア
リングモータ２の駆動を停止することになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパワーステアリング
装置に係り、特には、操舵ハンドルと操舵輪とが機械的
に連結されていない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】従来から、フォークリフトを含む車両一
般に対して配備されているパワーステアリング装置のう
ちには、図６で示すような制御構成とされて電動式とい
われるものがある。すなわち、パワーステアリング装置
は、運転者が操作する操舵ハンドルの回転角度を検出す
る操作角度センサ１と、ステアリングモータ２によって
操舵される操舵輪の実際の操舵角度（実操舵角度）を検
出する実操舵角度センサ３とを備えている。

【０００３】また、操舵ハンドルの回転角度に基づいて
算出される操舵角度の目標値（目標操舵角度）と実操舵
角度との偏差をなくすようにステアリングモータ２の駆
動を制御するモータ制御手段としてのコントローラ４を
備えており、この際における操舵輪の目標操舵角度は目
標操舵角度演算手段５でもって算出される。そして、こ
のパワーステアリング装置にあっては、目標操舵角度と
実操舵角度との偏差を算出し、かつ、算出された偏差に
比例係数（比例要素）を乗算してなる制御信号を比例要
素演算手段６によって得たうえ、この比例要素演算手段
６から出力される制御信号に基づいてコントローラ４が
ステアリングモータ２の駆動を比例制御（Ｐ制御）する
ことが行われる。

【０００４】ところが、実際の路面と操舵輪との間には
摩擦力や反力が存在しているため、目標操舵角度と実操
舵角度との偏差に比例した制御信号を出力するだけで
は、操舵輪の実操舵角度を目標操舵角度と一致させるこ
とができず、これらの両角度が一致していないことに伴
う定常的な偏差が発生してしまう。そして、定常的な偏
差が発生している場合には、運転者が操舵ハンドルを操
作していないにも拘わらず、定常的な偏差に対応した電
流（残留電流）がステアリングモータ２及びコントロー
ラ４を流れ続けることになり、その結果、ステアリング
モータ２やコントローラ４の過熱や焼損が生じる。

【０００５】そのため、従来の形態においては、目標操
舵角度と実操舵角度との偏差の時間積分量に比例した値
（積分要素）を積分要素演算手段７でもって算出したう
え、制御信号に積分要素を加算した積分制御（Ｉ制御）
によって定常的な偏差をなくすよう制御することが行わ
れる。なお、ここではステアリングモータ２をＰＩ制御
するとしているが、ステアリングモータ２が微分制御
（Ｄ制御）をも含んだＰＩＤ制御される構成でもよいこ
とは勿論である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
形態に係るパワーステアリング装置にあっては、つぎの
ような不都合があった。

【０００７】まず、第１に、操舵輪及び路面間で実際に
発生する摩擦力や反力は、操舵輪や路面の表面状態、例
えば、これらの表面が乾いているか濡れているか、ま
た、粗いか滑らかなのかなどの相違による影響を受けて
変化し、さらには、車両がフォークリフトなどのような
荷役車両である際には載荷しているか否かによっても大
きく変化するため、摩擦力や反力に影響を及ぼす全ての
変化要因を考慮したうえで積分要素の最適値を求めるこ
とは非常に困難である。従って、積分制御している場合
であっても、定常的な偏差に基づく残留電流がステアリ
ングモータ２及びコントローラ４を流れ続けることを有
効には防止できず、これらの過熱や焼損を招くことがあ
る。

【０００８】第２に、フォークリフトなどの荷役車両に
限らず、車両のタイヤである操舵輪が路面の轍や溝など
に落ち込んでいる際には、目標操舵角度と実操舵角度と
の偏差をなくす必要上、コントローラ４が全出力でもっ
てステアリングモータ２の駆動を制御することになる
が、操舵輪が動かずに操舵不可となるため、運転者によ
る操舵ハンドルの操作終了後もステアリングモータ２及
びコントローラ４には電流が流れ続ける。そして、この
ような状態になっていると、ステアリングモータ２及び
コントローラ４が過熱したり、焼損したりすることが起
こる。

【０００９】本発明はこれらの不都合に鑑みて創案され
たものであって、ステアリングモータやモータ制御手段
を過熱や焼損から確実に保護することが可能な構成とさ
れたパワーステアリング装置の提供を目的としている。

【００１０】

【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、操舵ハンドルの回転を検出
し、該検出値に基づいてステアリングモータを駆動して
操舵輪を操舵するものにおいて、前記操舵ハンドルの操
作速度を検出する操作速度検出手段と、前記操舵ハンド
ルの操作速度が所定値であるとの判定を下す操作速度判
定手段とを備えており、前記操舵ハンドルの操作速度が
所定値であるとの判定が下されたときはモータ制御手段
を介して前記ステアリングモータの駆動を停止すること
を特徴としている。

【００１１】この請求項１に係る構成であれば、積分要
素の値が操舵輪及び路面の表面状態によって最適値では
なくなり、その結果として残留電流がステアリングモー
タを流れても、運転者による操舵ハンドルの操作が停止
されて操舵ハンドルの操作速度が所定値、基本的には例
えばゼロとなった場合には、ステアリングモータの駆動
がモータ制御手段を介したうえで強制的に停止させられ
る。そこで、操舵輪及び路面間で発生する摩擦力や反力
に影響を及ぼす変化要因の全てを考慮しながら積分要素
の最適値を求める必要がなくなり、また、積分要素が最
適値ではなくても、強制的に停止させられるステアリン
グモータには過熱や焼損が生じ得ないこととなる。な
お、この際には、ステアリングモータに対するモータ制
御手段の制御動作も停止させられるため、その過熱や焼
損が生じることもなくなる。

【００１２】さらに、上記の構成であれば、操舵輪が動
かないために操舵不可となった場合においても、運転者
による操舵ハンドルの操作が終了すれば、操舵ハンドル
の操作速度がゼロとなるため、ステアリングモータの駆
動はモータ制御手段を介したうえで停止させられてしま
う。従って、この場合にも、ステアリングモータ及びモ
ータ制御手段の過熱や焼損は生じないこととなる。

【００１３】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って、前記操舵ハ
ンドルの操作速度が所定値であるとの判定に基づいて計
時動作を開始する計時手段を備え、計時動作の開始時点
から一定時間が経過後の時点で前記ステアリングモータ
の駆動を停止することを特徴としている。

【００１４】すなわち、パワーステアリング装置が配備
された車両の運用状態によっては、操舵ハンドルの操作
速度が所定値であると判定されたことに基づいてステア
リングモータの駆動を即座に停止することが好ましくな
い場合もある。そこで、請求項２に係る構成において
は、操舵ハンドルの操作速度が所定値であると判定され
た時点から一定時間が経過するに至った後の時点ではじ
めてステアリングモータの駆動を停止することとしてい
る。

【００１５】このような構成である際には、ステアリン
グモータ及びモータ制御手段に過熱や焼損が生じる恐れ
がない範囲内で車両運用上の利便性を確保することが可
能となる。なお、計時動作の開始から終了までの経過時
間をゼロと設定しておいた場合には、請求項１に係る構
成と同様の制御が行われる。

【００１６】本発明の請求項３に係るパワーステアリン
グ装置は請求項１または請求項２に記載したものであ
り、前記操作速度検出手段が前記操舵ハンドルの回転角
度に基づいて操作速度を検出することを特徴としてい
る。すなわち、操舵ハンドルの回転角度を微分すること
によっては操作速度が算出されることになり、請求項３
に係る構成を採用している場合には、操舵ハンドルの操
作速度を容易に算出することが可能となるため、請求項
１及び請求項２に係る構成でもって最適な制御を速やか
に実行し得ることとなる。

【００１７】

【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。なお、本実施の形態においては、
パワーステアリング装置が配備された車両がフォークリ
フトであるとしているが、パワーステアリング装置の配
備対象がフォークリフトなどのような荷役車両のみに限
られることはないのであり、荷役車両以外の車両一般に
対して本発明のパワーステアリング装置を配備してもよ
いことは勿論である。

【００１８】（実施例１）図１は実施例１に係るパワー
ステアリング装置が配備された車両の一例であるフォー
クリフトの全体構造を示す外観斜視図、図２は実施例１
に係るパワーステアリング装置の制御構成を簡略化して
示すブロック図であり、図３はパワーステアリング装置
の動作手順を示すフローチャートである。なお、図１で
はパワーステアリング装置の構成部品を透視的に示して
おり、また、図２では従来の形態を示す図６と同一また
は相当する部品及び部分に同一符号を付している。

【００１９】本実施例に係るパワーステアリング装置が
配備されてなる車両は、例えば、図１で示すようなバッ
テリ式三輪フォークリフトであり、このフォークリフト
は、バッテリ（図示省略）が設置された車体２１の前側
位置に設けられた運転席には操舵ハンドル２２が配設さ
れており、その車体２１の後側位置には後輪タイヤであ
るところの操舵輪２３が配設された構造を有している。
そして、この操舵輪２３には操舵機構２４が取り付けら
れており、操舵輪２３は操舵機構２４を介したうえでス
テアリングモータ２によって操舵されることになってい
る。すなわち、ここでのパワーステアリング装置は、操
舵ハンドル２２及び操舵輪２３の間が機械的に連結され
ていない電動式である。

【００２０】また、このパワーステアリング装置は、図
２で示すように、運転者が操作する操舵ハンドル２２の
回転角度を検出する操作角度検出手段としての操作角度
センサ１と、ステアリングモータ２によって操舵される
操舵輪２３の実際の操舵角度（実操舵角度）を検出する
実操舵角度検出手段としての実操舵角度センサ３とを備
えている。さらに、操舵ハンドル２２の回転角度に基づ
いて算出される操舵角度の目標値（目標操舵角度）と実
操舵角度との偏差をなくすようにステアリングモータ２
の駆動を制御するモータ制御手段としてのコントローラ
４を備えると共に、目標操舵角度演算手段５及び比例要
素演算手段６、積分要素演算手段７を備えている。な
お、これら各種の手段５〜７が有する機能は従来の形態
と同様であるから、ここでの説明は省略する。

【００２１】さらに、パワーステアリング装置は、上記
以外にも、操舵ハンドル２２の操作速度を検出するため
の操作速度検出手段１１と、この操作速度検出手段１１
で検出された操舵ハンドル２２の操作速度が所定値、つ
まり、ゼロであるとの判定を下す操作速度判定手段１２
とを備えている。そして、これらの操作速度検出手段１
１及び操作速度判定手段１２は、目標操舵角度演算手段
５及び比例要素演算手段６、積分要素演算手段７の系統
とは別の系統とされたうえで操作角度センサ１及びコン
トローラ４間に介装されている。

【００２２】ところで、この際における操作速度検出手
段１１は、操作角度センサ１によって検出される操舵ハ
ンドル２２の回転角度に基づいて操作速度を検出するも
の、例えば、操作角度センサ１で検出された回転角度を
微分演算することによって操作速度を検出するものとさ
れている。しかしながら、操作速度検出手段１１が、回
転角度の微分演算によって操作速度を検出するものに限
られることはなく、例えば、操舵ハンドル２２の操作速
度を直接的に検出する構成されたセンサであってもよい
ことは勿論である。

【００２３】つぎに、実施例１に係るパワーステアリン
グ装置の動作を、図３に基づいて説明する。すなわち、
まず最初には、操作角度センサ１で検出された操舵ハン
ドル２２の回転角度を微分演算して操作速度を検出する
ことが操作速度検出手段１１で行われることになり、検
出された操作速度がゼロであるか否か、つまり、運転者
が操舵ハンドル２２を操作しているか否かが、操作速度
判定手段１２で判定される（ステップＳ１）。なお、こ
こでは、操舵ハンドル２２の操作速度がゼロであるか否
かを判定しているが、完全にゼロであることを判定する
ことが困難な場合には、操作速度がゼロ近傍であるか否
かを判定するようにしてもよい。

【００２４】そして、操舵ハンドル２２の操作速度がゼ
ロではないとの判定が下されると、操舵ハンドル２２の
回転角度に基づいて設定される操舵輪２３の目標操舵角
度と実操舵角度との偏差をなくすようステアリングモー
タ２の駆動を制御することがコントローラ４によって行
われる（Ｓ２）。一方、操舵ハンドル２２の操作速度が
ゼロである、例えば、運転者によって操舵ハンドル２２
が操作されていない状態であるとの判定が操作速度判定
手段１２によって下されると、この操作速度判定手段１
２からコントローラ４に対しては、ステアリングモータ
２の駆動停止を指示する停止信号が出力されることにな
り、コントローラ４を介したうえでステアリングモータ
２の駆動は停止させられる（Ｓ３）。そこで、ステアリ
ングモータ２及びコントローラ４を電流が流れ続けるこ
とはなくなり、これらの過熱や焼損が発生することは確
実に回避される。

【００２５】（実施例２）図４は実施例２に係るパワー
ステアリング装置の制御構成を簡略化して示すブロック
図であり、図５はパワーステアリング装置の動作手順を
示すフローチャートである。なお、実施例２に係るパワ
ーステアリング装置の制御構成は、計時手段を備えてい
る点を除き、実施例１と基本的に異ならないので、図４
において図２と同一または相当する部品及び部分のそれ
ぞれには同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省略す
る。また、パワーステアリング装置が配備されているフ
ォークリフトの全体構造も実施例１と異ならないから、
ここでは図示及び説明を省略する。

【００２６】実施例２に係るパワーステアリング装置
は、図４で示すように、操作角度センサ１と、ステアリ
ングモータ２と、実操舵角度センサ３と、コントローラ
４と、目標操舵角度演算手段５と、比例要素演算手段６
と、積分要素演算手段７と、操作速度検出手段１１と、
操作速度判定手段１２とを、実施例１と同様に備えてい
る。また、このパワーステアリング装置は計時手段とし
てのタイマ１３を備えており、このタイマ１３はコント
ローラ４と操作速度判定手段１２との間に介装されてい
る。

【００２７】ここでのタイマ１３はクロック発信器やカ
ウンタなどを使用して構成されており、操舵ハンドル２
２の操作速度がゼロであるとの判定を操作速度判定手段
１２が下したことに基づいて計時動作、いわゆるカウン
トアップを開始し、かつ、カウントアップの開始時点か
ら一定時間、例えば、３秒が経過した後の時点に至る
と、ステアリングモータ２の駆動停止を指示させる停止
信号をコントローラ４に対して出力するものとなってい
る。なお、カウントアップの開始時点から停止信号の出
力時点までに要する時間が３秒に限定される必然性があ
るわけではなく、ゼロを含む任意の時間を設定しておく
ことが可能であり、設定時間をゼロとしておいた場合に
は実施例１と同様の動作が行われる。

【００２８】すなわち、この実施例２に係る制御構成で
は、操舵ハンドル２２が操作されておらず、また、操作
速度検出手段１１でもって殆ど検出されない程度の速度
でしか操舵ハンドル２２が操作されていない状態になる
と、操作速度検出手段１１で検出されている操舵ハンド
ル２２の操作速度がゼロであるとの判定が操作速度判定
手段１２によって下される。そして、このような判定が
下されると、タイマ１３はカウントアップを開始するこ
とになる。

【００２９】さらにまた、カウントアップの開始時点か
ら３秒が経過した時点では、ステアリングモータ２の駆
動停止を指示する停止信号がタイマ１３からコントロー
ラ４へと出力されることになり、停止信号を受けたコン
トローラ４によってステアリングモータ２の駆動が停止
させられる。なお、タイマ１３のカウントアップ中に操
舵ハンドル２２が操作速度がゼロまたはゼロ近傍でない
との判定が操作速度判定手段１２によって下された場
合、つまり、操舵ハンドル２２がある程度の速度で操作
された場合には、タイマクリアしたうえで通常の制御状
態へと復帰することが行われる。

【００３０】つぎに、実施例２に係るパワーステアリン
グ装置の動作を、図５に基づいて説明する。すなわち、
操作角度センサ１で検出された操舵ハンドル２２の回転
角度を微分演算して操作速度を検出することが、操作速
度検出手段１１でもってまず最初に行われる。そして、
操作速度検出手段１１で検出された操作速度がゼロであ
るか否かが、操作速度判定手段１２で判定される（ステ
ップＳ１）。なお、ここでは、操舵ハンドル２２の操作
速度がゼロであるか否かを判定しているが、操作速度が
ゼロ近傍であるか否かを判定してもよい。

【００３１】さらに、操作速度がゼロでないとの判定が
操作速度判定手段１２によって下された際には、タイマ
クリアし（Ｓ２）、かつ、操舵輪２３の目標操舵角度と
実操舵角度との偏差をなくすよう制御しながらステアリ
ングモータ２を駆動させるコントローラ４によって行わ
れる（Ｓ３）。また、操舵ハンドル２２の操作速度がゼ
ロであるとの判定が操作速度判定手段１２でもって下さ
れると、カウントアップの開始時点から３秒が経過して
いるか否かが判定されることになり（Ｓ４）、３秒が経
過していなければ、タイマ１３はカウントアップを開始
する（Ｓ５）。そして、コントローラ４は、舵輪２３の
目標操舵角度と実操舵角度との偏差をなくすようステア
リングモータ２の駆動を制御し続ける（Ｓ３）。

【００３２】一方、カウントアップの開始時点から３秒
が経過してしまうと、ステアリングモータ２の駆動停止
を指示する停止信号がタイマ１３からコントローラ４へ
と出力されることになり、コントローラ４を介したうえ
でステアリングモータ２の駆動は停止させられる（Ｓ
６）。そこで、ステアリングモータ２及びコントローラ
４を電流が流れ続けることは起こらなくなり、これらの
過熱や焼損が発生することもなくなる。なお、タイマ１
３のカウントアップ中に操舵ハンドル２２が操作速度が
ゼロまたはゼロ近傍でないとの判定が操作速度判定手段
１２によって下されると、タイマクリアしたうえで通常
の制御状態へと復帰することが行われる。

【００３３】ところで、以上説明した実施例１及び実施
例２に係るパワーステアリング装置が備えているステア
リングモータ２は、交流もしくは直流のいずれであって
もよい。また、これらの実施例１，２ではパワーステア
リング装置をフォークリフトに配備するとしているが、
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く、フォークリフト以外の車両
一般に対して上記構成とされたパワーステアリング装置
を配備することが可能であり、かつ、配備してもよいこ
とは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るパワーステアリング装置
は、操舵ハンドルの回転角度を検出する操作速度検出手
段と、操舵ハンドルの操作速度が所定値であるとの判定
を下す操作速度判定手段とを備えており、かつ、操舵ハ
ンドルの操作速度が所定値であるとの判定が下された場
合には、モータ制御手段を介したうえでステアリングモ
ータの駆動が停止される構成を有している。そして、本
発明に係る構成を採用している場合には、摩擦力や反力
が変化したり、操舵不可となったりしても、操舵ハンド
ルの操作をただ単に停止し、あるいは、停止しているに
近い状態とするだけのことにより、ステアリングモータ
やモータ制御手段を電流が流れ続けることを防止でき
る。その結果、ステアリングモータやモータ制御手段
を、過熱や焼損から確実に保護することが可能になると
いう優れた効果が得られる。

【００３５】また、操舵ハンドルの操作速度が所定値で
あるとの判定に基づいて計時動作を開始する計時手段を
備えており、計時動作の開始時点から一定時間が経過後
の時点でステアリングモータの駆動を停止する構成とさ
れたパワーステアリング装置としている際には、ステア
リングモータ及びモータ制御手段に過熱や焼損が生じる
恐れがない範囲内で車両運用上の利便性を容易に確保す
ることができる。さらに、操作速度検出手段が操舵ハン
ドルの回転角度に基づいて操作速度を検出するものであ
れば、操舵ハンドルの操作速度を容易に算出することが
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】実施例１及び実施例２に係るパワーステアリン
グ装置が配備されているフォークリフトの全体構造を示
す外観斜視図である。

【図２】実施例１に係るパワーステアリング装置の制御
構成を簡略化して示すブロック図である。

【図３】実施例１に係るパワーステアリング装置の動作
手順を示すフローチャートである。

【図４】実施例２に係るパワーステアリング装置の制御
構成を簡略化して示すブロック図である。

【図５】実施例２に係るパワーステアリング装置の動作
手順を示すフローチャートである。

【図６】従来の形態に係るパワーステアリング装置の制
御構成を簡略化して示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 操作角度センサ（操作角度検出手段） ２ ステアリングモータ ３ 実操舵角度センサ（実操舵角度検出手段） ４ コントローラ（モータ制御手段） １１ 操作速度検出手段 １２ 操作速度判定手段 ２２ 操舵ハンドル ２３ 操舵輪

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操舵ハンドルの回転を検出し、該検出値
   に基づいてステアリングモータを駆動して操舵輪を操舵
   するパワーステアリング装置において、 前記操舵ハンドルの操作速度を検出する操作速度検出手
   段と、前記操舵ハンドルの操作速度が所定値であるとの
   判定を下す操作速度判定手段とを備え、前記操舵ハンド
   ルの操作速度が所定値であるとの判定が下されたときは
   モータ制御手段を介して前記ステアリングモータの駆動
   を停止す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】 前記操舵ハンドルの操作速度が所定値で
   あるとの判定に基づいて計時動作を開始する計時手段を
   備え、計時動作の開始時点から一定時間が経過後の時点
   で前記ステアリングモータの駆動を停止することを特徴
   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】 前記操作速度検出手段は、前記操舵ハン
   ドルの回転角度に基づいて操作速度を検出することを特
   徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーステア
   リング装置。