JP2637971B2 - 全油圧式パワーステアリング装置の角度補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フォークリフトのような産業車両に使用さ
れる全油圧式パワーステアリング装置に係り、詳しくは
ハンドルと操舵輪との角度に差が生じた場合、自動に補
正できるようにした角度補正装置に関する。

（従来の技術） 一般に、全油圧式パワーステアリング装置は、ハンド
ルによって操作されるステアリングバルブユニット（ロ
ータリバルブ及びメータリング装置が一体に組付けられ
たもの）と、操舵輪を操舵させるパワーシリンダと、ス
テアリングバルブユニットとパワーシリンダとを連結す
る左右の油圧ラインとから構成され、ハンドルの回転角
に比例する量の作動油をステアリングバルブユニットを
経てパワーシリンダに供給することによって操舵輪を油
圧操舵させるようになっている。ところが、上述の全油
圧式パワーステアリング装置にあっては、機械的なつな
がりを有しない関係で、前記ステアリングバルブユニッ
ト内の作動油のリークに原因してハンドルの回転角と操
舵輪の舵角との間に位置ずれが生じ、特にフォークリフ
トのようにハンドルにノブを備えたものにあっては直進
時におけるハンドルの中立位置が狂って運転者に違和感
を与えたり操作性を悪くしたりするという問題がある。

そのため、従来より上記問題を解決すべく、パワーシ
リンダに作動油を供給する油圧ラインに位置ずれ補正用
としての作動油流出ラインを設け、ハンドル回転角に対
応するパワーシリンダの目標ストロークと実ストローク
との差が生じたときに前記作動油流出ラインの電磁切換
弁を切換作動して作動油を流出させ、ハンドルの位置ず
れを補正するようにしたものが例えば、実開昭59−1324
70号公報に開示されている。

上記従来の位置ずれ補正機能付き全油圧式パワーステ
アリング装置は、車輪操舵用アクチュエータ、即ち、パ
ワーシリンダの中立位置を検出するセンサと、ハンドル
の中立位置を検出するセンサとを設け、両者の中立位置
においてズレが生じたことを検出したとき、パワーシリ
ンダの中立位置通過時に、このズレを修正するように前
記作動油流出ラインの電磁切換弁に対して所定時間だけ
修正信号を出力し、同切換弁を作動させるものであっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記従来の全油圧式パワーステアリン
グ装置の位置ずれ補正手段は、パワーシリンダの中立位
置通過時に、ハンドルとパワーシリンダの間に生じた位
置ずれを所定時間だけ修正させるものであるため、車両
がカーブを走行している状態での位置ずれ修正は行なわ
れず、直進状態になったときに位置ずれ修正が開始され
るため、直進走行状態になった瞬間において運転者に違
和感を与え、運転フィーリングを悪化させるという問題
があった。

そこで本発明においてはハンドルの回転において、ハ
ンドルが所定角度回転する毎にハンドルの回転角と操舵
輪の舵角の間の位置ずれを検出し、位置ずれ修正を速や
かに行なうことによって前記従来の問題を解決すること
を技術的課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記問題を解決するための技術的手段は、全油圧式パ
ワーステアリング装置の角度補正装置を、ハンドルによ
り操作されるステアリングバルブユニットと、操舵輪を
操舵させるパワーシリンダと、前記ステアリングバルブ
ユニットとパワーシリンダとを連結する左右の油圧ライ
ンとを備えた全油圧式パワーステアリング装置におい
て、前記左右の油圧ラインをバイパスラインにより接続
し、このバイパスラインにはハンドル回転角度と操舵輪
舵角度との位置ずれを補正すべく開閉作動される電磁開
閉弁を設けるとともに、前記ハンドルの回転操作におけ
る回転角度対応の回転角度信号を出力するロータリーエ
ンコーダと、前記操舵輪舵角度を検出して舵角度検出信
号を出力する操舵輪舵角度検出器と、前記ハンドルの複
数の設定回転角度におけるそれぞれの目標操舵輪舵角度
を記憶する記憶手段と、前記回転角度信号に基づいて前
記ハンドルが前記それぞれの設定回転角度に回転された
ことを認識する毎に前記舵角度検出信号に基づく操舵輪
の実際の舵角度と前記目標操舵輪舵角度との間の差角を
減少させる補正制御信号を前記電磁開閉弁に出力する制
御手段とを備えた構成にすることである。

（作用） 上記構成の全油圧式パワーステアリング装置の角度補
正装置によれば、制御手段は、回転角度信号に基づいて
ハンドルがそれぞれの設定回転角度に回転されたことを
認識する毎に、舵角度検出信号に基づく操舵輪の実際の
舵角度と目標操舵輪舵角度との間の差角を減少させる補
正制御信号を電磁開閉弁に出力するため、電磁開閉弁は
補正制御信号に対応した開閉動作をして左右の油圧ライ
ン間に設けられたバイパスラインに作動油をバイパスさ
せ、ステアリングバルブユニットに戻すことによってハ
ンドルと操舵輪との位置ずれを補正する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明
する。第１図に示した油圧回路図において、１は操作性
をよくするためのノブ２を有したハンドル、３はハンド
ル１によって操作されるステアリングバルブユニットで
あり、このステアリングバルブユニット３はハンドル１
によって直接操作されるステアリング用のロータリバル
ブ４と、このロータリバルブ４と機械的に連動し、油圧
ポンプ９からロータリバルブ４を経て送り込まれた作動
油を油圧ライン6,7を通してハンドル１の回転角に対応
する油量でパワーシリンダ８に供給するメータリング装
置（一般的にはジロータと呼称されている）５とから構
成されている。なお、図中10は回路内圧力を設定圧に保
持するリリーフ弁、11はオイルタンクである。

また、前記ロータリバルブ４は、タンクポートとメー
タリングポートとを連絡する通路には絞り弁12を、タン
クポートとシリンダポートとを連絡する通路には絞り弁
13を、またメータリングポートとシリンダポートとを連
絡する通路には絞り弁14を、さらにポンプポートとタン
クポートとを連絡する通路には全量絞り弁15をそれぞれ
備えており、これら絞り弁のうち、通常の場合メータリ
ングポートとシリンダポートとを連絡する通路に設けら
れた絞り弁14の絞り度が最大に設定されている。また、
前記パワーシリンダ８の左側油室に通じる油圧ライン６
と右側油室に通じる油圧ライン７とはバイパスライン16
によって相互に連通され、このバイパスライン16には両
方向について作動油流れを許容する形式の通路開閉用の
電磁開閉弁17が設けられている。

一方、前記ハンドル１のステアリングシャフト1aには
回転角検出器としてのロータリエンコーダ18が設けら
れ、旋回方向を判別するため、半位相ずらした矩形パル
スのＡ信号とＢ信号を、それぞれ１回転につき分解能に
応じた定多数パルス信号として出力するとともに、ノブ
２の位置に対応した基準点信号（ノブの基準位置を示す
信号）Ｚを出力する。また、操舵輪19のキングピン20に
は切角検出器としてのポテンショメータ21が取付けら
れ、操舵輪19の実際の舵角信号を出力する。そして、コ
ントローラ22は前記ロータリエンコーダ18及びポテンシ
ョメータ21からの各検出信号を入力し、それに基づいて
前記電磁開閉弁17に対し制御信号を出力し、デューティ
駆動するようになっている。コントローラ22は第２図に
示すように、CPU（マイクロコンピュータ）31を演算、
及び制御処理の中枢として設け、同CPU31には外部の記
憶手段としてのROM（リードオンリメモリ）32及びRAM
（ランダムアクセスメモリ）33が接続されている。ま
た、CPU31の入力側には、前記ロータリエンコーダ18の
Ａ信号とＢ信号とを入力してそれぞれの定多数パルス信
号をカウントしたうえ、それぞれのカウント値対応信号
を出力するパルスカウンタ34と、前記ポテンショメータ
21から出力されたアナログ状の電圧信号を入力し、同電
圧信号に対応したデジタル信号に変換して出力するA/D
コンバータ35とが接続される。

一方、CPU31の出力側には、前記電磁開閉弁17に対し
て、位置ずれ補正用の制御信号（デューティ駆動用制御
信号）を出力するための駆動回路36が接続されている。

なお、前記ロータリエンコーダ18から出力される前記
Ｚ信号は割込信号としてCPU31に直接入力されるように
回路が構成される。

本実施例は上述のように構成したものであり、従って
ハンドル１を右回り又は左回りに回転操作すると、ステ
アリングバルブユニット３におけるロータリバルブ４が
直進時の中立位置（ｂ）から右旋回位置（ａ）又は左旋
回位置（ｃ）に切換えられ、油圧ポンプ９からロータリ
バルブ４を経て送られた作動油がメータリング装置５に
よってハンドル１の回転角に対応する油量で油圧ライン
６又は７を経てパワーシリンダ８の左側油室又は右側油
室に供給され、操舵輪19が右又は左に操舵される。

そして、上記ステアリング操作時において位置ずれ補
正作用が行なわれるものであり、以下、その作用を説明
する。

この作用説明においてハンドル１の回転角と操舵輪19
の回転角を第３図（Ａ）〜第３図（Ｅ）のように定義す
る。即ち図に示すように、ハンドル１を回転させない状
態でノブ２の位置がP0の位置にあり、操舵輪19の共通座
標軸Ｙに対する角度をθ３（操舵輪19が直進状態に相当
する角度）としたとき、状態3Cと定義する。また、ハン
ドル１を右に１回転させ、ノブ２の位置がPR1（ノブ２
の共通座標軸Ｙに対する角度はP0と同じ）になった状態
での操舵輪19の共通座標軸Ｙに対する角度をθ４とした
とき、状態4Cと定義する。さらに、ハンドル１を右に２
回転させ、ノブ２の位置がPR2（ノブ２の共通座標軸Ｙ
に対する角度はP0と同じ）になった状態での操舵輪19の
共通座標軸Ｙに対する角度をθ５としたとき、状態5Cと
定義する。

一方、ハンドル１を左に１回転させ、ノブ２がPL1に
位置したときの操舵輪19の共通座標軸Ｙに対する角度を
θ２としたとき、状態2Cと定義する。さらに、ハンドル
１を左に２回転させ、ノブ２がPL2に位置したときの操
舵輪19の共通座標軸Ｙに対する角度をθ１としたとき、
状態1Cと定義し、それぞれの状態1C〜5Cにおけるハンド
ル１の回転数と操舵輪19の角度θ１〜θ５の関係をROM3
2に記憶させる。

なお、ロータリエンコーダ18から出力されるＡ信号、
Ｂ信号及びＺ信号の波形図を第４図に示す。同図に示す
ように、Ａ信号、Ｂ信号は半位相ずれた状態で出力され
る矩形パルス信号で、前回のＺ信号入力時から今回のＺ
信号が入力されるまでの間にロータリエンコーダ18から
出力されるＡ信号、Ｂ信号は例えば2000パルスとする。
即ち、ハンドル１を１回転させる毎に2000パルスのＡ信
号、Ｂ信号が出力される。

次に、第５図（Ａ）のメインルーチン、第５図（Ｂ）
のＺ信号割込ルーチン及び第５図（Ｃ）の角度補正ルー
チンそれぞれのフローチャートに基づいて、位置ずれ補
正制御作用を説明する。

第５図（Ａ）のメインルーチンは、同図より明らかな
ように、車両のキースイッチが投入されたときに行なわ
れるイニシャライズサブルーチンと、本実施例の中心と
なる角度補正制御サブルーチンと、制御タイマーのサブ
ルーチンとから成っており、本実施例の中心となる角度
補正制御サブルーチンは、第５図（Ｂ）のＺ信号割込ル
ーチンに続いて開始される。第５図（Ｂ）に示すよう
に、車両のキースイッチが投入されてから、第１回目の
Ｚ信号が割込入力されると、CPU31は前記ポテンショメ
ータ21からの出力信号により操舵輪の舵角を読込むとと
もに、パルスカウンタ34のカウント値をリセットし、第
５図（Ｃ）の角度補正制御ルーチンにターンする。

角度補正制御は、概略次のように行なわれる。車両の
キースイッチ投入後、ロータリエンコーダ18からの第１
回目のＺ信号がコントローラ22に入力されると、角度補
正制御が開始され、常にポテンショメータ21からの信号
に基づいて実際の操舵輪19の舵角と、ロータリエンコー
ダ18からのA,B両パルス信号に基づいた実際のハンドル
回転角に対応する設定舵角とのズレに相当する差角を算
出し、ズレ方向とハンドル操作方向が一致したときの
み、電磁開閉弁17を作動させ、バイパスライン16に作動
油をバイパスさせてハンドル１をスリップさせることに
よって前記ズレを補正するというものである。

ロータリエンコーダ18からのＺ信号が入力されると、
CPU31は角度補正制御ルーチンのステップS1において、
前記第３図に示した状態1C〜5Cの定義のうち、操舵輪19
の舵角より該当する状態を決定し、定義する。ステップ
S2において、ポテンショメータ21からの信号に基づいて
操舵輪19の実際の舵角TRを読込む。

ステップS3において、パルスカウンタ34でカウントさ
れたロータリエンコーダ18の出力パルス数を、第３図に
示すように、状態1Cを０とし、状態2Cを2000、以下各状
態毎に2000を加え、状態5Cを8000というように変換した
各状態対応のカウントデータに基づき、ハンドル回転角
と操舵輪舵角の対応マップ（ROM32に記憶されている）
より、目標舵角T0を求める。

ステップS4において、角度誤差TE、を式TE＝TR−T0よ
り求める。ステップS5において角度誤差TEが予め設定さ
れた許容値より大きいか否かを判断し、判断結果がNOの
場合は、メインルーチンにリターンする一方、判断結果
がYESの場合は、ステップS6において、ハンドル１の旋
回方向を判別し、さらに同一旋回範囲において電磁開閉
弁17を駆動した場合に、角度誤差が増幅される方向か、
減少する方向かを判定する。

ステップS7において角度誤差が減少する方向であると
判断した場合には、ステップS8において、前記ステップ
S6の位相判断に基づき、電磁開閉弁17をデューティ駆動
し、そのあとメインルーチンにリターンする。

以上のようにロータリエンコーダ18からのＺ信号が入
力される毎にCPU31はハンドル１と操舵輪19の位置ずれ
補正をするため、車両の直進走行時におけるハンドル１
の中立位置の狂いが極めて少なくなり、運転者に違和感
を与えたり、操作性を悪くしたりするということが改善
される。また、据え切り時のハンドルの位置ズレに対し
て機械的ストッパーを設けることなく対処できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ハンドルの回転におい
て、ハンドルが所定の角度回転される毎に、ハンドルと
操舵輪の位置ずれ補正を行なうため、例え、フォークリ
フトのようにハンドルにノブを備えたような車両が直進
走行をする場合であっても、ハンドルの中立位置が狂っ
て運転者に違和感を与えたり、操作性を悪くしたりする
という問題が解消されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は油圧回路図、第
２図はコントローラの内部ブロック図、第３図（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）及び（Ｅ）はハンドルと操舵輪
の位置関係を定義した状態定義図、第４図はロータリエ
ンコーダの出力信号波形図、第５図（Ａ）はメインルー
チンフローチャート図、第５図（Ｂ）はＺ信号割込ルー
チンフローチャート図、第５図（Ｃ）は角度補正制御ル
ーチンフローチャート図である。 １……ハンドル ３……ステアリングバルブユニット 6,7……油圧ライン ８……パワーシリンダ 16……バイパスライン 17……電磁開閉弁 18……ロータリエンコーダ 19……操舵輪 21……ポテンショメータ 22……コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−247570（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−200060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−143263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195064（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−132470（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−102173（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルにより操作されるステアリングバ
   ルブユニットと、操舵輪を操舵させるパワーシリンダ
   と、前記ステアリングバルブユニットとパワーシリンダ
   とを連結する左右の油圧ラインとを備えた全油圧式パワ
   ーステアリング装置において、前記左右の油圧ラインを
   バイパスラインにより接続し、このバイパスラインには
   ハンドル回転角度と操舵輪舵角度との位置ずれを補正す
   べく開閉作動される電磁開閉弁を設けるとともに、前記
   ハンドルの回転操作における回転角度対応の回転角度信
   号を出力するロータリーエンコーダと、前記操舵輪舵角
   度を検出して舵角度検出信号を出力する操舵輪舵角度検
   出器と、前記ハンドルの複数の設定回転角度におけるそ
   れぞれの目標操舵輪舵角度を記憶する記憶手段と、前記
   回転角度信号に基づいて前記ハンドルが前記それぞれの
   設定回転角度に回転されたことを認識する毎に前記舵角
   度検出信号に基づく操舵輪の実際の舵角度と前記目標操
   舵輪舵角度との間の差角を減少させる補正制御信号を前
   記電磁開閉弁に出力する制御手段とを備えた全油圧式パ
   ワーステアリング装置の角度補正装置。