JP3775978B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォークリフト等に搭載される電気式パワーステアリング装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
フォークリフトにおいて、走行中にハンドルを切ってステアリング(操舵)を行ない、その後ハンドルの手を緩めた場合、車両が自動的に直進状態に戻るようにすることが安全上要求される。このため、図6に示すように、タイヤ20をキングピン角φを有するキングピン21に可動的に支持することにより、ステアリング後にタイヤ20が自動的に直進状態に戻るようにした機構が従来から採用されている。なお、22はアクスル、23はロッド、24はセンターアームピンである。
【0003】
一方、フォークリフトでは、ハンドルの操作と連動してステアリングモータを駆動し、このモータの力によってハンドルによる操舵を補助する電気式パワーステアリング装置を搭載したものが多くなっている。特開平8−253158号公報や特開平5−185936号公報には、フォークリフトに搭載される電気式パワーステアリング装置が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電気式パワーステアリング装置を備えたフォークリフトの場合、ステアリングモータは一般に小型のモータであることから、ギヤ比が大きく設定されている。このため、図6のようなキングピン21が設けられていても、ステアリングモータのギヤ比が大きいために、操舵後にステアリングモータを回転させるだけの力が発生せず、ステアリングモータが摩擦障害となってタイヤが直進状態に復帰できないとう問題が生じる。
【0005】
この場合、もしステアリングモータが回転できれば、キングピンの作用によってタイヤを直進状態に復帰させることができる。しかしながら、従来の装置では、ハンドルの操作角と操舵輪のステアリング角とのずれ量を検出するEPS(Electric Power Steering)センサの検出値と、ステアリングモータに与えられるモータ電圧との関係は図7のようになっている。これからわかるように、EPSセンサの検出値が0である付近において、オフセットδに起因してモータ電圧が出力されない不感帯Xが存在するため、ステアリング後にEPSセンサの検出値がほぼ0となった時点では、ステアリングモータを駆動する力を得ることは不可能である。
【0006】
このように、従来の装置においては、キングピンが設けられていても、ステアリングモータが回転できないために、ステアリング後に車両が自動的に直進状態に戻らないという不具合があった。
【0007】
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、キングピンの有無にかかわらず、ステアリングを行なった後に車両を自動的に直進状態に復帰させることができる電気式パワーステアリング装置を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、図7のように不感帯を固定するのではなく、不感帯がシフトするようにする。すなわち、本発明に係る電気式パワーステアリング装置は、車両の走行速度と操舵輪のステアリング角とに基づいて、不感帯の中心位置をシフトさせ、このシフトによってセンサの検出値が0となる付近において、操舵輪を元に戻すためのモータ電圧が出力されるようにしたものである(請求項1)。
【0009】
このようにすることで、ステアリングが終了してセンサの検出値がほぼ0となったときに、モータ電圧が出力されてステアリングモータが回転し、この回転によって操舵輪に復帰力が与えられるので、車両の走行状態を自動的に直進状態に戻すことができる。
【0010】
上記不感帯の中心位置のシフトは、車両の走行速度と操舵輪のステアリング角との積に基づいて一定範囲内でリニアにシフトさせることができる(請求項2)。シフト範囲を限定することによって、操舵輪を戻す力が大きくなりすぎるのを抑制し、安全を確保できる。また、センサの検出値がシフト後の不感帯の範囲外にあるときは所定の演算式によりステアリングモータの電圧が算出され、センサの検出値がシフト後の不感帯の範囲内にあるときはステアリングモータの電圧は0に設定される(請求項3)。車両の走行速度は速度センサにより検出し、操舵輪のステアリング角は角度センサによって検出することが可能である(請求項4)。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態に係る電気式パワーステアリング装置の構成図であって、フォークリフトに搭載される装置の例を示している。1は装置全体の制御を行なう制御部であって、CPU、メモリ(ROMおよびRAM)、入出力ポート、電圧出力回路等を含むコントローラから構成される。2は操舵輪8のステアリング角を検出するための角度センサ、3は車両の走行速度を検出するための速度センサ、4はハンドル6の操作角と操舵輪8のステアリング角とのずれ量を検出するEPS(Electric Power Steering)センサで、これらの各センサ2〜4の検出値は制御部1に入力される。
【0012】
5は制御部1からの電圧出力によって駆動されるステアリングモータ(以下、EPSモータという)で、たとえばDCモータからなり、ハンドル6の操作と連動して操舵輪8の操舵を補助するものである。6は運転者によって操作されるハンドル、7は操舵輪8を操舵するギヤ等を含むステアリング機構、8はフォークリフトの後部に設けられた操舵輪(ステアリングタイヤ)である。なお、図1では、制御部1の入出力に接続される要素として、本発明に関係する要素のみを図示してある。
【0013】
図2および図3は、本発明の原理を説明する図であって、図2は図7で示した不感帯Xの中心位置をシフトさせるための関数を表した図、図3はEPSセンサ4の検出値Epsとモータ電圧(EPSモータ5に与えられる入力電圧)Vとの関係を表した図である。
【0014】
図2において、横軸には車両の走行速度Spdの絶対値と操舵輪8のステアリング角Angとの積をとり、縦軸にはEPSセンサ4の不感帯の中心位置Cntをとっている。図のように、この関数10は、|Spd|×Angの値が一定範囲Yにある間は、中心位置Cntがリニアに変化し、Yの範囲外では、中心位置Cntが一定値K1(>0),K2(<0)となるような関数となっている。なお、K1とK2の絶対値は等しくなるように選定されている。
【0015】
速度センサ3が検出した車両の走行速度Spdと、角度センサ2が検出した操舵輪8のステアリング角Angとが制御部1に入力されると、制御部1は関数10に従って、|Spd|×Angの値から、EPSセンサ4の不感帯の中心位置Cntを求める。そして、求めた中心位置Cntに基づいて、モータ電圧の関数を図3のように設定する。
【0016】
図3において、実線11は図7に示した関数と同じものであり、EPSセンサ4の不感帯の中心が0位置にある場合の、EPSセンサ検出値Epsとモータ電圧Vの関係を表している。また、12および13は、図2の関数10に従って不感帯Xの中心位置Cntが0位置からシフトした場合のEPSセンサ検出値Epsとモータ電圧Vの関係を表しており、12は中心位置Cntが正方向(右方向)にシフトした場合、13は中心位置Cntが負方向(左方向)にシフトした場合のEpsとVの関係を表している。δは図7で示したオフセット、Aoはモータ電圧Vが一定値Voとなる場合のEPSセンサ検出値(最大ポイント値)、Boはモータ電圧Vが一定値−Voとなる場合のEPSセンサ検出値(最小ポイント値)である。
【0017】
いま、走行中にハンドル6を操作してステアリングを行なうと、制御部1は速度センサ3が検出した走行速度Spdと、角度センサ2が検出したステアリング角Angとを読み取り、|Spd|×Angの値を計算する。この計算結果が正の値である場合(Ang>0)は、図2から分かるように、不感帯の中心位置Cntは正の値となり、制御部1は、図3の一点鎖線12のように、EPSセンサ4の不感帯Xの中心位置Cntを正方向にシフトさせる。このシフト量は、走行速度Spdとステアリング角Angの値が大きいほど大きくなる。
【0018】
不感帯Xの中心位置Cntが正方向にシフトすることによって、Eps=0の付近においてモータ電圧が出力され、Eps=0のときには−Vεの電圧が制御部1から出力される。ステアリングを行なった後にハンドル6の手を緩めた時点では、ハンドル6の操作角と操舵輪8のステアリング角とはほとんど一致しているので、EPSセンサ4の検出値Epsはほぼ0となり、上記のように−Vεの電圧によってEPSモータ5が回転する。この電圧は、ステアリング時にEPSモータ5に印加されていた電圧V(0<V≦Vo)とは極性が逆であるから、EPSモータ5はステアリング時とは反対方向に回転し、これによりステアリング機構7を介して、操舵輪8は元へ戻ろうとする力を受ける。その結果、車両は自動的に直進状態に復帰する。このとき、操舵輪8が元に戻る力はステアリング機構7を介してハンドル6に伝達されるので、ハンドル6も操舵輪8に追従して中立位置に戻る。
【0019】
一方、|Spd|×Angの値が負の値である場合(Ang<0)も、上記と同様にして、制御部1は、図3の破線13のように、不感帯の中心位置Cntを負方向にシフトさせる。中心位置Cntが負方向にシフトすることによって、Eps=0の付近においてモータ電圧が出力され、Eps=0のときにはVεの電圧が制御部1から出力される。この電圧は、ステアリング時にEPSモータ5に印加されていた電圧V(0>V≧−Vo)とは極性が逆であるから、EPSモータ5はステアリング時とは反対方向に回転し、これによりステアリング機構7を介して、操舵輪8は元へ戻ろうとする力を受ける。その結果、車両は自動的に直進状態に復帰する。この場合も、ハンドル6は操舵輪8に追従して中立位置に戻る。
【0020】
このようにして、不感帯の中心位置Cntを正方向・負方向にシフトさせることによって、いずれの方向にステアリングを行なった場合でも、EPSモータ5の回転により操舵輪8を直進状態に戻すことができる。ここで、従来のようなキングピンが備わっている場合であっても、EPSモータ5が回転することから、モータ部分での抵抗がなくなり、キングピンの作用によって操舵輪8は直進状態に戻ることが可能となる。また、キングピンが備わっていなくても、上述したEPSモータ5の作用により操舵輪8は直進状態に戻るので、EPS装置さえ備わっておれば、キングピンの有無に関係なく、車両を自動的に直進状態に復帰させることが可能である。
【0021】
なお、図2では、車両の走行速度Spdと操舵輪8のステアリング角Angとの積に応じて、不感帯の中心位置Cntをシフトさせているので、車両が走行していなければ(Spd=0)、ステアリング角Angがいくらあっても、中心位置Cntのシフトは行なわれず、したがって操舵輪8は直進状態に戻らない。また、車両が走行していても、ステアリングがされなければ(Ang=0)、中心位置Cntのシフトは行なわれず、操舵輪8を直進状態に戻す力は働かない。すなわち、車両が走行していて、かつステアリングが行なわれた場合にのみ、EPSモータ5によって操舵輪8を直進状態に戻す力が働くことになる。
【0022】
また、不感帯の中心位置Cntのシフト量があまり大きくなると、Vεの値が増大するため、操舵輪8を戻す力が働きすぎて危険であるが、図2においては、中心位置Cntのシフト量が一定値(K1,K2)を超えないように制限しているので、EPSモータ5によって操舵輪8が過大な復帰力を受けることはなく、安全を確保できる。
【0023】
図5は、以上のような電気式パワーステアリング装置の動作を示したフローチャートであり、制御部1によって実行される手順を表している。以下、これに基づいて動作の詳細を説明する。
【0024】
制御部1は、角度センサ2が検出した操舵輪8のステアリング角Angを読み取り(ステップS1)、速度センサ3が検出した車両の走行速度Spdを読み取り(ステップS2)、さらにEPSセンサ4が検出したハンドル角とステアリング角とのずれ量Epsを読み取る(ステップS3)。次に、読み取った走行速度Spdおよびステアリング角Angの値に基づいて、EPSセンサ4の不感帯の中心位置Cntを次式により演算する(ステップS4)。
Cnt=G・|Spd|・Ang
ここで、Gは図2の関数10のリニア部分(Yの範囲)における直線の傾きである。
【0025】
続いて、制御部1は算出した中心位置Cntの値と、図2のK1の値とを比較する(ステップS5)。比較の結果、Cnt>K1であれば(ステップS5;YES)、K1の値を中心位置Cntの値として設定する(ステップS6)。また、Cnt>K1でなければ(ステップS5;NO)、次にCntとK2とを比較する(ステップS7)。比較の結果、Cnt<K2であれば(ステップS7;YES)、K2の値を中心位置Cntの値として設定する(ステップS8)。また、Cnt<K2でなければ(ステップS7;NO)、ステップS9に進む。
【0026】
ステップS9では、ステップS3で読み取ったEpsの値が、EPSセンサ4の不感帯Xよりも正方向側にあるか否かを判定する。すなわち、図3において、Eps>Cnt+δであれば(ステップS9;YES)、Epsは不感帯Xの範囲内にはなく、これよりも正方向側(右側)にあるので、EPSモータ5を駆動するためのモータ電圧Vを次式によって計算する(ステップS10)。
【式1】

Figure 0003775978
【0027】
上記の式(1)は、次のようにして導出される。図4は、関数12のみを表した図3の部分図である。図4において、あるEpsの値に対するモータ電圧の値をVとしたとき、三角形PQRと三角形PSTとは相似であるから、
PQ:RQ=PS:TS
の関係が成立する。これより、
RQ=TS・PQ/PS
ここで、
RQ=V
TS=Vo
PQ=Eps−(Cnt+δ)
PS=Ao−(Cnt+δ)
であるから、これらを上式に代入すれば式(1)が得られる。なお、ここでは関数12に基づいて式(1)を導出したが、関数13に基づいても式(1)と同じ結果が得られる。
【0028】
次に、ステップS9においてEps>Cnt+δでなければ(ステップS9;NO)、続いてステップS11において、Epsの値が不感帯Xよりも負方向側にあるか否かを判定する。すなわち、図3において、Eps<Cnt−δであれば(ステップS11;YES)、Epsは不感帯Xの範囲内にはなく、これよりも負方向側(左側)にあるので、EPSモータ5を駆動するためのモータ電圧Vを次式によって計算する(ステップS12)。
【式2】
Figure 0003775978
この式(2)も、式(1)と同様の原理に従って、幾何学的に算出することができる。
【0029】
また、ステップS11において、Eps<Cnt−δでなければ(ステップS11;NO)、Epsの値は不感帯Xの範囲内にあることになり、この場合は、モータ電圧Vを出力しないので、V=0に設定する(ステップS13)。こうして、Epsの値に応じてモータ電圧Vの値を求めた後、制御部1はモータ電圧VをEPSモータ5へ出力し(ステップS14)、以後ステップS1〜S14の動作を反復する。
【0030】
このように、上記の例では、制御部1によるソフトウエア処理によって、不感帯Xの中心位置Cntをシフトさせ、ステアリング後にEPSモータ5が駆動されるようにしているので、新たなハードウエアや機構部品を付加する必要がなく、従来と同じ構成で制御部1のソフトウエアだけを変更することで、車両を自動的に直進状態に戻す機能が実現される。
【0031】
なお、図5の処理においては、不感帯Xの中心位置Cntを計算により求めたが(ステップS4〜S8)、図2の関数10をあらかじめ制御部1のメモリにテーブルとして記憶しておき、走行速度とステアリング角の積の値に対応する中心位置Cntの値を、テーブルを参照することにより求めてもよい。
【0032】
また、以上の実施形態ではフォークリフトに搭載される装置を例に挙げたが、本発明はフォークリフト以外の各種車両に搭載される電気式パワーステアリング装置にも適用することが可能である。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、センサの不感帯の中心位置をシフトさせることで、ステアリングが終了したときにモータ電圧が出力され、モータの回転によって操舵輪が元に戻るので、車両の走行状態を自動的に直進状態に復帰させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電気式パワーステアリング装置の構成図である。
【図2】不感帯の中心位置をシフトさせるための関数を示した図である。
【図3】本発明におけるEPSセンサの検出値とモータ電圧との関係を示した図である。
【図4】モータ電圧の値を算出する原理を示した図である。
【図5】本発明に係る電気式パワーステアリング装置の動作を示したフローチャートである。
【図6】キングピンを用いた従来の機構の正面図である。
【図7】従来例におけるEPSセンサの検出値とモータ電圧との関係を示した図である。
【符号の説明】
1 制御部
2 角度センサ
3 速度センサ
4 EPSセンサ
5 EPSモータ(ステアリングモータ)
6 ハンドル
7 ステアリング機構
8 操舵輪
V モータ電圧
X 不感帯
Cnt 中心位置
Spd 走行速度
Ang ステアリング角
Eps EPSセンサ検出値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device mounted on a forklift or the like.
[0002]
[Prior art]
In a forklift, when a steering wheel is turned during steering to perform steering (steering) and then a handle is loosened, it is required for safety to automatically return the vehicle to a straight traveling state. For this reason, as shown in FIG. 6, a mechanism has been conventionally employed in which the tire 20 is automatically returned to the straight state after steering by movably supporting the tire 20 on a kingpin 21 having a kingpin angle φ. ing. In addition, 22 is an axle, 23 is a rod, and 24 is a center arm pin.
[0003]
On the other hand, many forklifts are equipped with an electric power steering device that drives a steering motor in conjunction with the operation of the steering wheel and assists steering by the steering wheel by the force of the motor. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-253158 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-185936 describe an electric power steering device mounted on a forklift.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the case of a forklift equipped with an electric power steering device, since the steering motor is generally a small motor, the gear ratio is set large. For this reason, even if the king pin 21 as shown in FIG. 6 is provided, since the gear ratio of the steering motor is large, a force sufficient to rotate the steering motor after steering is not generated, and the steering motor becomes a friction obstacle. There arises a problem that the tire cannot return to the straight traveling state.
[0005]
In this case, if the steering motor can rotate, the tire can be returned to the straight traveling state by the action of the king pin. However, in the conventional apparatus, the relationship between the detected value of an EPS (Electric Power Steering) sensor that detects the amount of deviation between the operation angle of the steering wheel and the steering angle of the steering wheel and the motor voltage applied to the steering motor is shown in FIG. It is like that. As can be seen, there is a dead zone X in which the motor voltage is not output due to the offset δ in the vicinity where the detected value of the EPS sensor is 0, so when the detected value of the EPS sensor becomes almost 0 after steering. It is impossible to obtain a driving force for the steering motor.
[0006]
As described above, the conventional apparatus has a problem in that even if the king pin is provided, the steering motor cannot rotate, so that the vehicle does not automatically return straight after the steering.
[0007]
The present invention solves the above-described problems, and provides an electric power steering device capable of automatically returning a vehicle to a straight-ahead state after steering, regardless of the presence or absence of a kingpin. Is an issue.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, in the present invention, the dead zone is not fixed as shown in FIG. 7, but the dead zone is shifted. That is, the electric power steering apparatus according to the present invention shifts the center position of the dead zone based on the traveling speed of the vehicle and the steering angle of the steering wheel, and in the vicinity where the detected value of the sensor becomes 0 by this shift, A motor voltage for returning the steered wheels is output (claim 1).
[0009]
By doing so, when the steering is finished and the detection value of the sensor becomes almost zero, the motor voltage is output and the steering motor rotates, and this rotation gives a return force to the steering wheel. The traveling state of the vehicle can be automatically returned to the straight traveling state.
[0010]
The shift of the center position of the dead zone can be linearly shifted within a certain range based on the product of the traveling speed of the vehicle and the steering angle of the steered wheels. By limiting the shift range, it is possible to prevent the force for returning the steered wheels from becoming too large and to ensure safety. In addition, when the detected value of the sensor is outside the range of the dead zone after the shift, the voltage of the steering motor is calculated by a predetermined arithmetic expression, and when the detected value of the sensor is within the range of the dead zone after the shift, The voltage is set to 0 (Claim 3). The traveling speed of the vehicle can be detected by a speed sensor, and the steering angle of the steered wheels can be detected by an angle sensor.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows an example of an apparatus mounted on a forklift. A control unit 1 controls the entire apparatus, and includes a controller including a CPU, a memory (ROM and RAM), an input / output port, a voltage output circuit, and the like. 2 is an angle sensor for detecting the steering angle of the steering wheel 8, 3 is a speed sensor for detecting the traveling speed of the vehicle, and 4 is a deviation amount between the operation angle of the steering wheel 6 and the steering angle of the steering wheel 8. The detected value of each of these sensors 2 to 4 is input to the control unit 1 in an EPS (Electric Power Steering) sensor.
[0012]
Reference numeral 5 denotes a steering motor (hereinafter referred to as an EPS motor) driven by a voltage output from the control unit 1, which is composed of, for example, a DC motor, and assists the steering of the steered wheels 8 in conjunction with the operation of the handle 6. Reference numeral 6 denotes a steering wheel operated by the driver, 7 denotes a steering mechanism including gears for steering the steering wheel 8, and 8 denotes a steering wheel (steering tire) provided at the rear portion of the forklift. In FIG. 1, only elements related to the present invention are illustrated as elements connected to the input / output of the control unit 1.
[0013]
2 and 3 are diagrams for explaining the principle of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a function for shifting the center position of the dead zone X shown in FIG. 7, and FIG. It is a figure showing the relationship between detection value Eps and motor voltage (input voltage given to EPS motor 5) V. FIG.
[0014]
In FIG. 2, the horizontal axis represents the product of the absolute value of the traveling speed Spd of the vehicle and the steering angle Ang of the steered wheels 8, and the vertical axis represents the center position Cnt of the dead zone of the EPS sensor 4. As shown in the figure, the function 10 is such that the center position Cnt changes linearly while the value of | Spd | × Ang is within a certain range Y, and outside the range of Y, the center position Cnt has a constant value K1 (> 0), K2 (<0). The absolute values of K1 and K2 are selected to be equal.
[0015]
When the vehicle traveling speed Spd detected by the speed sensor 3 and the steering angle Ang of the steered wheels 8 detected by the angle sensor 2 are input to the control unit 1, the control unit 1 follows the function 10 to | Spd | × Ang From this value, the center position Cnt of the dead zone of the EPS sensor 4 is obtained. Then, based on the obtained center position Cnt, a function of the motor voltage is set as shown in FIG.
[0016]
In FIG. 3, the solid line 11 is the same as the function shown in FIG. 7, and represents the relationship between the EPS sensor detection value Eps and the motor voltage V when the center of the dead zone of the EPS sensor 4 is at the 0 position. Further, 12 and 13 represent the relationship between the EPS sensor detection value Eps and the motor voltage V when the center position Cnt of the dead zone X is shifted from the 0 position according to the function 10 of FIG. When shifted in the direction (right direction), 13 represents the relationship between Eps and V when the center position Cnt is shifted in the negative direction (left direction). 7 is an offset shown in FIG. 7, Ao is an EPS sensor detection value (maximum point value) when the motor voltage V is a constant value Vo, and Bo is an EPS sensor detection value when the motor voltage V is a constant value −Vo. (Minimum point value).
[0017]
Now, when steering is performed by operating the handle 6 during traveling, the control unit 1 reads the traveling speed Spd detected by the speed sensor 3 and the steering angle Ang detected by the angle sensor 2, and | Spd | × Ang Calculate the value. When this calculation result is a positive value (Ang> 0), as can be seen from FIG. 2, the center position Cnt of the dead zone becomes a positive value, and the control unit 1 is as shown by the one-dot chain line 12 in FIG. The center position Cnt of the dead zone X of the EPS sensor 4 is shifted in the positive direction. This shift amount increases as the travel speed Spd and the steering angle Ang increase.
[0018]
By shifting the center position Cnt of the dead zone X in the positive direction, a motor voltage is output in the vicinity of Eps = 0, and a voltage of −Vε is output from the control unit 1 when Eps = 0. When the hand of the handle 6 is loosened after the steering, the operation angle of the handle 6 and the steering angle of the steered wheel 8 are almost the same, so the detection value Eps of the EPS sensor 4 is almost zero, Thus, the EPS motor 5 is rotated by the voltage of −Vε. Since this voltage is opposite in polarity to the voltage V (0 <V ≦ Vo) applied to the EPS motor 5 during steering, the EPS motor 5 rotates in the opposite direction to that during steering, thereby the steering mechanism. 7, the steered wheel 8 receives a force to return to the original position. As a result, the vehicle automatically returns to the straight traveling state. At this time, the force to return the steering wheel 8 to the original is transmitted to the handle 6 via the steering mechanism 7, so that the handle 6 also follows the steering wheel 8 and returns to the neutral position.
[0019]
On the other hand, when the value of | Spd | × Ang is a negative value (Ang <0), the control unit 1 makes the center position Cnt of the dead zone negative as shown by the broken line 13 in FIG. Shift in direction. By shifting the center position Cnt in the negative direction, the motor voltage is output in the vicinity of Eps = 0, and the voltage Vε is output from the control unit 1 when Eps = 0. Since this voltage is opposite in polarity to the voltage V (0> V ≧ −Vo) applied to the EPS motor 5 at the time of steering, the EPS motor 5 rotates in the opposite direction to that at the time of steering. Via the mechanism 7, the steered wheel 8 receives a force for returning to the original position. As a result, the vehicle automatically returns to the straight traveling state. Also in this case, the handle 6 follows the steering wheel 8 and returns to the neutral position.
[0020]
In this way, by shifting the center position Cnt of the dead zone in the positive direction and the negative direction, the steering wheel 8 can be returned to the straight traveling state by the rotation of the EPS motor 5 regardless of the direction of steering. . Here, even when a conventional king pin is provided, since the EPS motor 5 rotates, there is no resistance in the motor portion, and the steered wheel 8 can return to the straight traveling state by the action of the king pin. It becomes. Further, even if the king pin is not provided, the steering wheel 8 returns to the straight traveling state by the action of the EPS motor 5 described above. Therefore, as long as the EPS device is provided, the vehicle automatically goes straight regardless of the presence or absence of the king pin. It is possible to return to
[0021]
In FIG. 2, since the center position Cnt of the dead zone is shifted according to the product of the traveling speed Spd of the vehicle and the steering angle Ang of the steering wheel 8, the vehicle is not traveling (Spd = 0). The center position Cnt is not shifted no matter how much the steering angle Ang is, and therefore the steering wheel 8 does not return straight. Even if the vehicle is traveling, if the steering is not performed (Ang = 0), the center position Cnt is not shifted, and the force to return the steered wheels 8 to the straight traveling state does not work. That is, only when the vehicle is running and steering is performed, the EPS motor 5 exerts a force for returning the steered wheels 8 to the straight traveling state.
[0022]
Further, if the shift amount of the center position Cnt of the dead zone becomes too large, the value of Vε increases, so that the force to return the steered wheels 8 is excessively dangerous, but in FIG. 2, the shift amount of the center position Cnt is Since the fixed value (K1, K2) is not exceeded, the EPS motor 5 does not receive an excessive return force by the EPS motor 5, and safety can be ensured.
[0023]
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electric power steering apparatus as described above, and shows a procedure executed by the control unit 1. The details of the operation will be described below based on this.
[0024]
The control unit 1 reads the steering angle Ang of the steered wheels 8 detected by the angle sensor 2 (step S1), reads the traveling speed Spd of the vehicle detected by the speed sensor 3 (step S2), and further detects the EPS sensor 4. A deviation amount Eps between the steering wheel angle and the steering angle is read (step S3). Next, the center position Cnt of the dead zone of the EPS sensor 4 is calculated by the following equation based on the read travel speed Spd and steering angle Ang value (step S4).
Cnt = G · | Spd | · Ang
Here, G is the slope of the straight line in the linear portion (range Y) of the function 10 in FIG.
[0025]
Subsequently, the control unit 1 compares the calculated value of the center position Cnt with the value of K1 in FIG. 2 (step S5). If Cnt> K1 as a result of the comparison (step S5; YES), the value of K1 is set as the value of the center position Cnt (step S6). If Cnt> K1 is not satisfied (step S5; NO), then Cnt and K2 are compared (step S7). As a result of the comparison, if Cnt <K2 (step S7; YES), the value of K2 is set as the value of the center position Cnt (step S8). If Cnt <K2 is not satisfied (step S7; NO), the process proceeds to step S9.
[0026]
In step S9, it is determined whether or not the Eps value read in step S3 is on the positive direction side of the dead zone X of the EPS sensor 4. That is, in FIG. 3, if Eps> Cnt + δ (step S9; YES), since Eps is not within the dead zone X range and is on the positive direction side (right side), the EPS motor 5 is driven. Is calculated by the following equation (step S10).
[Formula 1]
Figure 0003775978
[0027]
The above equation (1) is derived as follows. FIG. 4 is a partial view of FIG. 3 showing only the function 12. In FIG. 4, when the motor voltage value for a certain Eps value is V, the triangle PQR and the triangle PST are similar.
PQ: RQ = PS: TS
The relationship is established. Than this,
RQ = TS ・ PQ / PS
here,
RQ = V
TS = Vo
PQ = Eps− (Cnt + δ)
PS = Ao− (Cnt + δ)
Therefore, if these are substituted into the above equation, equation (1) is obtained. Here, although the formula (1) is derived based on the function 12, the same result as the formula (1) can be obtained based on the function 13.
[0028]
Next, if Eps> Cnt + δ is not satisfied in step S9 (step S9; NO), then in step S11, it is determined whether or not the value of Eps is on the negative side with respect to the dead zone X. That is, in FIG. 3, if Eps <Cnt−δ (step S11; YES), Eps is not in the dead zone X range and is on the negative direction side (left side), so the EPS motor 5 is driven. The motor voltage V to be calculated is calculated by the following equation (step S12).
[Formula 2]
Figure 0003775978
This equation (2) can also be calculated geometrically according to the same principle as equation (1).
[0029]
If Eps <Cnt−δ is not satisfied in step S11 (step S11; NO), the value of Eps is within the dead zone X. In this case, since the motor voltage V is not output, V = Set to 0 (step S13). Thus, after determining the value of the motor voltage V according to the value of Eps, the control unit 1 outputs the motor voltage V to the EPS motor 5 (step S14), and thereafter repeats the operations of steps S1 to S14.
[0030]
As described above, in the above example, the center position Cnt of the dead zone X is shifted by software processing by the control unit 1 so that the EPS motor 5 is driven after steering. The function of automatically returning the vehicle to the straight traveling state is realized by changing only the software of the control unit 1 with the same configuration as the conventional one.
[0031]
In the process of FIG. 5, the center position Cnt of the dead zone X is obtained by calculation (steps S4 to S8), but the function 10 of FIG. The value of the center position Cnt corresponding to the product of the steering angle and the steering angle may be obtained by referring to a table.
[0032]
Moreover, although the apparatus mounted in the forklift was mentioned as an example in the above embodiment, this invention is applicable also to the electric power steering apparatus mounted in various vehicles other than a forklift.
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, by shifting the center position of the dead zone of the sensor, the motor voltage is output when the steering is completed, and the steered wheels are returned to the original state by the rotation of the motor. It is possible to return to the straight running state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a function for shifting the center position of a dead zone.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a detected value of an EPS sensor and a motor voltage in the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a principle of calculating a value of a motor voltage.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a front view of a conventional mechanism using a king pin.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a detection value of an EPS sensor and a motor voltage in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part 2 Angle sensor 3 Speed sensor 4 EPS sensor 5 EPS motor (steering motor)
6 Steering wheel 7 Steering mechanism 8 Steering wheel V Motor voltage X Dead zone Cnt Center position Spd Traveling speed Ang Steering angle Eps EPS sensor detection value

Claims (4)

ハンドルの操作と連動して操舵輪を操舵するステアリングモータと、ハンドルの操作角と操舵輪のステアリング角とのずれ量を検出するセンサと、このセンサの検出値に基づいてステアリングモータのモータ電圧を制御する制御部とを備え、前記センサの検出値の一定範囲においてモータ電圧が出力されない不感帯を有する電気式パワーステアリング装置であって、
前記制御部は、車両の走行速度と操舵輪のステアリング角とに基づいて前記不感帯の中心位置をシフトさせ、このシフトによって、センサの検出値が0となる付近において、操舵輪を元に戻すためのモータ電圧が出力されるようにしたことを特徴とする電気式パワーステアリング装置。
A steering motor that steers the steering wheel in conjunction with the steering wheel operation, a sensor that detects the amount of deviation between the steering wheel steering angle and the steering angle of the steering wheel, and the motor voltage of the steering motor based on the detected value of this sensor An electric power steering device having a dead zone in which a motor voltage is not output in a certain range of a detection value of the sensor,
The control unit shifts the center position of the dead zone based on the traveling speed of the vehicle and the steering angle of the steered wheel, and returns the steered wheel to the original position in the vicinity where the detection value of the sensor becomes 0 by this shift. An electric power steering apparatus characterized in that the motor voltage is output.
前記制御部は、車両の走行速度と操舵輪のステアリング角との積に基づいて不感帯の中心位置を一定範囲内でリニアにシフトさせる、請求項1に記載の電気式パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to claim 1, wherein the control unit linearly shifts the center position of the dead zone within a certain range based on a product of a traveling speed of the vehicle and a steering angle of the steered wheels. 前記制御部は、センサの検出値がシフト後の不感帯の範囲外にあるときに所定の演算式によりモータ電圧を算出し、センサの検出値がシフト後の不感帯の範囲内にあるときはモータ電圧を0に設定する、請求項1に記載の電気式パワーステアリング装置。The control unit calculates a motor voltage by a predetermined arithmetic expression when the detection value of the sensor is outside the range of the dead band after the shift, and when the detection value of the sensor is within the range of the dead band after the shift, the motor voltage The electric power steering device according to claim 1, wherein is set to 0. 車両の走行速度を検出する速度センサと、操舵輪のステアリング角を検出する角度センサとを設けた、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電気式パワーステアリング装置。The electric power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a speed sensor that detects a traveling speed of the vehicle and an angle sensor that detects a steering angle of the steered wheels.
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