JP3850250B2 - 荷役車両における電動式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵用ハンドルと操舵輪等から成る操舵機構との間に機械的な連結構造を有しない荷役車両における電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォークリフト等の荷役車両における電動式パワーステアリング装置には、オペレータが操作する操舵用ハンドルと操向自在な操舵輪等から成る操舵機構との間に機械的な連結構造を有しないものがあり、この種の電動式パワーステアリング装置は、例えば図４に示すように構成されている。
【０００３】
即ち、図４に示すように、フォークリフト等の車両本体に設けられた操舵用ハンドルを回転操作するときのハンドル回転速度とハンドル回転方向とをエンコーダ等から成るハンドル回転センサ１により検出すると共に、パワーステアリング用モータ２のモータ回転速度とモータ回転方向とをエンコーダ等から成るモータ回転センサ３により検出し、ハンドル回転センサ１により検出されるハンドル回転速度から導出手段である目標モータ回転速度演算部４により、目標モータ回転速度を演算によって導出する。このとき、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度とは比例関係にあることから、検出されたハンドル回転速度に一定の定数を掛けることにより、目標モータ回転速度を導出する。
【０００４】
そして、この目標モータ回転速度とモータ回転センサ３により検出されたモータ回転速度との差を加減算部５により算出し、この差をチョッパ回路或いはインバータ回路から成るモータドライバ６に与えて、モータドライバ６によりパワーステアリング用モータ２の出力を制御する。こうして、モータ回転センサ３によるモータ回転速度が目標モータ回転速度に一致するように制御され、操舵輪の操向がハンドルの回転操作に応じて制御される。尚、以上のモータ回転速度に関する制御と同時に、ハンドル回転センサ１によるハンドル回転方向にパワーステアリング用モータ２が回転するようにモータドライバ６による制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に車両の操舵機構は、ストッパによって機械的に操舵輪の可動範囲が制限されており、可動範囲のエンド部分ではモータにいくら電流を流してもそれ以上モータは回転せず、操舵輪は動作しない。しかしながら、上記した構成では、ハンドル回転センサ１の出力に応じた回転速度と回転方向でパワーステアリング用モータ２の回転を制御するだけであるため、例えば運転者が操舵輪をエンド以上に操向動作させようしたときに、パワーステアリング用モータ２に電流が流れ続けることになり、無駄な消費電力が増加し、パワーステアリング用モータ２及びモータドライバ６を含むコントローラの過熱、焼損を招くおそれがあった。
【０００６】
また、このような現象は、操舵輪が溝に落ち込んだりして操舵輪がロックされて操舵不能な状態に陥った場合にも生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、パワーステアリング用モータ及びそのコントローラを過熱や焼損から保護できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、操舵用ハンドルの回転を検出し、該検出値に基づいて制御手段がパワーステアリング用モータを制御して操舵機構を操舵する荷役車両において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、予め定められた設定時間をカウントするタイマとを備え、前記制御手段が、前記操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつ前記電流検出手段による検出電流が所定値以上の状態が前記タイマによりカウントされる前記設定時間以上継続するかどうかを判断し、前記設定時間以上継続したときに前記モータへの電力供給を停止することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつパワーステアリング用モータに流れる電流が所定値以上の状態が、設定時間以上継続するときには、操舵輪がエンド部分に達し、或いは操舵輪が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断でき、このような状態ではパワーステアリング用モータを駆動する必要がないことから、制御手段によりパワーステアリング用モータへの電力供給が停止され、従来のようにパワーステアリング用モータに継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記制御手段が、前記モータへの電力供給の停止中に前記操舵用ハンドルの回転方向の反転を条件に、前記モータへの電力供給の停止を解除することを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止中に操舵用ハンドルがそれまでとは逆方向に回転操作されて操舵用ハンドルの回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止が解除されるため、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止解除を容易に行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、前記操舵用ハンドルのハンドル回転速度とハンドル回転方向とを検出するハンドル回転センサと、モータ回転速度とモータ回転方向とを検出するモータ回転センサと、前記ハンドル回転センサによる前記ハンドル回転速度から目標モータ回転速度を導出する導出手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ回転センサによるモータ回転速度が前記導出手段による前記目標モータ回転速度に一致し、かつ前記モータ回転センサによるモータ回転方向が前記ハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するように前記モータの出力を制御することを特徴としている。
【００１３】
このような構成によれば、モータ回転速度が目標モータ回転速度に一致し、かつモータ回転方向がハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するようにパワーステアリング用モータの出力を制御するため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドルの操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータを制御することができ、操作フィーリングを向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。但し、図１はこの発明の一実施形態にかかるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図、図２はカウンタバランス型フォークリフトの制御系のブロック図、図３は動作説明用フローチャートである。
【００１５】
図１に示すように本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフト１０は、運転席１１等が設けられている車両本体１２と、この車両本体１２の前部に設けられたマスト装置１３とにより構成されており、マスト装置１３は、車両本体１２の前部に配設された一対のマスト１４と、両マスト１４それぞれにリフトブラケット１５を介して取り付けられる一対のフォーク１６とにより構成されている。また、車両本体１２の後方下部には一対の操舵輪１７等からなる操舵機構が設けられている。
【００１６】
運転席１１のフロア部１８には、アクセルペダル１９およびブレーキペダル２０が配設され、運転席１１の前部には、操舵用のハンドル２１、車両の前進・後進を設定するためのディレクショナルレバー２２のほか種々の操作用レバー等が配設されたフロントパネル２３が設けられている。
【００１７】
また、図１には示されていないが、車両本体１２の内部には、バッテリと、走行モータ、荷役用の油圧モータ、及び後述するパワーステアリング用モータ３２とが設けられ、バッテリを駆動源としてこれらの各モータにより走行、荷役及び操舵がそれぞれ行われる。さらに、車両本体１２の内部には、モータドライバ３６等から成るコントローラが設けられ、このコントローラにより上記各モータの制御などが行われる。
【００１８】
続いて、上記したカウンタバランス型フォークリフト１０の電動パワーステアリング装置の制御系について説明すると、図２に示すように構成されている。
【００１９】
即ち、図２に示すように、カウンタバランス型フォークリフト１０のハンドル２１の回転速度と回転方向とを検出するエンコーダから成るハンドル回転センサ３１が車両本体１２に設けられると共に、パワーステアリング用モータ３２の実際のモータ回転速度とモータ回転方向とを検出するエンコーダから成るモータ回転センサ３３が設けられている。
【００２０】
更に、コントローラには、ハンドル回転センサ３１により検出されるハンドル回転速度から目標モータ回転速度演算部３４が設けられ、この目標モータ回転速度演算部３４によりパワーステアリング用モータ３２を制御するための目標モータ回転速度が演算によって導出される。ここで、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度とは比例関係にあり、ハンドル回転センサ３１により検出されたハンドル回転速度に一定の定数を乗算することにより、目標モータ回転速度が導出される。なお、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度との関係を予めテーブル化して目標モータ回転速度演算部３４に設けられたメモリ等の記憶手段に記憶させておき、ハンドル回転センサ３１により検出されるハンドル回転速度に対応する目標モータ回転速度を読み出すことで導出するようにしても構わない。
【００２１】
このようにして導出された目標モータ回転速度とモータ回転センサ３３により検出されたモータ回転速度との差がコントローラに設けられた加減算部３５により算出され、この差がチョッパ回路或いはインバータ回路から成るモータドライバ３６に与えられる。そして、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力が制御され、こうしてモータ回転センサ３３によるモータ回転速度が目標モータ回転速度に一致するように制御され、操舵輪１７の操向がハンドル２１の回転操作に応じて制御される。また、このとき、ハンドル回転センサ３１によるハンドル回転方向にパワーステアリング用モータ３２が回転するように、モータドライバ３６による制御が行われる。即ち、コントローラによりハンドル回転方向がそのまま目標モータ回転方向として扱われ、パワーステアリング用モータ３２が制御される。
【００２２】
ところで、図１に示すように、バッテリからパワーステアリング用モータ３２へ電力を供給する回路にはパワーステアリング用モータ３２に流れる電流を検出する電流検出手段であるモータ電流検出センサ３７が設けられており、このモータ電流検出センサ３７の出力がモータドライバ３６に取り込まれる。そして、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２の目標モータ回転方向が一定で、モータ電流検出センサ３７による検出電流が所定値以上の状態が、コントローラに設けられたタイマ（図２には示されていない）によりカウントされる設定時間（例えば、５秒）以上継続するかどうか判断され、上記の状態が設定時間継続した時点で、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２への電力供給回路が遮断されて電力供給が停止される。ここで、例えばパワーステアリング用モータ３２の最大電流が３０Ａであるとすると、上記所定値としては最大電流値よりも少し低い値の２５Ａ程度とするのが好ましい。
【００２３】
このとき、タイマは、パワーステアリング用モータ３２の回転方向である正方向及び逆方向にそれぞれ対応して２つ設けられており、正方向用を正方向タイマ、逆方向用を逆方向タイマと称するものとして、後述するように目標モータ回転方向の判定の結果が正方向であれば、逆方向タイマのカウント値がクリアされると共に正方向タイマによるカウントが実行され、目標モータ回転方向の判定の結果が逆方向であれば、正方向タイマのカウント値がクリアされると共に逆方向タイマによるカウントが実行されるようになっている。
【００２４】
一方、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止されている状態において、ハンドル２１がそれまでとは反対方向に操作されて目標モータ回転方向が反転すると、この反転を条件として、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止が解除され、モータドライバ３６によるパワーステアリング用モータ３２への電力供給が再開される。
【００２５】
このようなパワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止及び停止解除処理を行うモータドライバ３６が、本発明における制御手段に相当する。
【００２６】
次に、動作について図３のフローチャートを参照して説明する。図３に示すように、ハンドル回転センサ３１によるハンドル回転速度及びハンドル回転方向の入力処理が行われた後（Ｓ１）、目標モータ回転速度演算部３４により導出される目標モータ回転速度の演算処理が行われ（Ｓ２）、目標モータ回転速度演算部３４により導出される目標モータ回転速度がゼロか否かの判定がなされる（Ｓ３）。
【００２７】
このステップＳ３の判定結果がＹＥＳであれば、ハンドル２１は操作されておらずパワーステアリング用モータ３２を駆動する必要はないことから、モータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止され（Ｓ４）、その後スタートに戻る。
【００２８】
一方、ステップＳ３の判定結果がＮＯであれば、目標モータ回転方向（ここでは、ハンドル回転方向に等しい）が正方向か逆方向かの判定がなされ（Ｓ５）、この判定結果が正方向であれば、逆方向カウンタのカウント値がクリアされた後（Ｓ６）、正方向カウンタのカウント値が５秒以上であるか否かの判定がなされ（Ｓ７）、この判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ４に移行してモータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される（Ｓ４）。
【００２９】
また、ステップＳ７の判定結果がＮＯであれば、モータ電流検出センサ３７による検出電流が２５Ａ（所定値）よりも大きいか否かの判定がなされ（Ｓ８）、この判定結果がＹＥＳであれば、正方向カウンタがカウントアップされ（Ｓ９）、その後ステップＳ８の判定結果がＮＯの場合と共にステップＳ１０に移行し、通常のモータ制御を行うべく目標モータ回転速度に基づくモータ出力が導出され（Ｓ１０）、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力制御が実行され（Ｓ１１）、その後スタートに戻る。
【００３０】
ところで、上記したステップＳ５の判定結果が逆方向であれば、正方向カウンタのカウント値がクリアされた後（Ｓ１２）、逆方向カウンタのカウント値が５秒以上であるか否かの判定がなされ（Ｓ１３）、この判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ４に移行してモータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される（Ｓ４）。
【００３１】
また、ステップＳ１３の判定結果がＮＯであれば、モータ電流検出センサ３７による検出電流が２５Ａ（所定値）よりも大きいか否かの判定がなされ（Ｓ１４）、この判定結果がＹＥＳであれば、逆方向カウンタがカウントアップされ（Ｓ１５）、その後ステップＳ１４の判定結果がＮＯの場合と共に上記したステップＳ１０に移行し、通常のモータ制御を行うべく目標モータ回転速度に基づくモータ出力が導出され（Ｓ１０）、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力制御が実行され（Ｓ１１）、その後スタートに戻る。
【００３２】
このように、ハンドル２１の回転方向が一定で、パワーステアリング用モータ３２に流れる電流が所定値（２５Ａ）以上の状態が、設定時間（５秒）以上継続するときには、操舵輪１７がエンド部分に達し、或いは操舵輪１７が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断することができ、このような状態ではパワーステアリング用モータ３２を駆動してパワーアシストする必要がないことから、上記した図３におけるステップＳ４の処理によって、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される。
【００３３】
従って、上記した実施形態によれば、従来のようにパワーステアリング用モータ３２に継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することができる。更に、このことにより、設計上パワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラの熱的余裕度を小さくすることができるため、パワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラを小型化したり、排熱用機器を削減したりすることができる。
【００３４】
また、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止中にハンドルがそれまでとは逆方向に回転され、ハンドル２１の回転方向を逆転して目標モータ回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止が解除されるため、運転者はハンドル２１をそれまでとは反対の方向に操作するだけで、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止解除を容易に行うことができる。
【００３５】
更に、モータ回転速度が、ハンドル回転速度に基づく目標モータ回転速度に一致するようにパワーステアリング用モータ３２の出力を制御しているため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドル２１の操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータ３２を制御することができ、操作フィーリングを向上させることができる。具体的には、ハンドル２１の操作を止めると、これに遅れることなくパワーステアリング用モータ３２を停止させることができる。
【００３６】
なお、上記した実施形態では、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止条件である設定時間を５秒として説明したが、設定時間は特に上記した５秒に限るものではない。また、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止条件であるパワーステアリング用モータ３２を流れる電流値も、上記した２５Ａに限定されるものではなく、要するに許容されるモータ最大電流よりも少し低い値に設定すればよい。
【００３７】
更に、上記した実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフト１０に適用した場合について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、リーチ型フォークリフトやその他の荷役車両であって、操舵用ハンドルと操舵機構との間に機械的な連結構造を有しないものに適用することができる。
【００３８】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつパワーステアリング用モータに流れる電流が所定値以上の状態が設定時間以上継続するときには、操舵輪がエンド部分に達し、或いは操舵輪が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断でき、このような状態ではパワーステアリング用モータを駆動する必要がないことから、制御手段によりパワーステアリング用モータへの電力供給が停止され、従来のようにパワーステアリング用モータに継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することが可能になる。
【００４０】
また、請求項１に記載の発明によれば、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止中に操舵用ハンドルがそれまでとは逆方向に回転されて操舵用ハンドルの回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止が解除されるため、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止解除を容易に行うことが可能になる。
【００４１】
また、請求項２に記載の発明によれば、モータ回転速度が目標モータ回転速度に一致し、かつモータ回転方向がハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するようにパワーステアリング用モータの出力を制御するため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドルの操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータを制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態における制御系のブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態における動作説明用フローチャートである。
【図４】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
１０ カウンタバランス型フォークリフト
３１ ハンドル回転センサ
３２ パワーステアリング用モータ
３３ モータ回転センサ
３４ 目標モータ回転速度演算部
３６ モータドライバ（制御手段）
３７ モータ電流検出センサ（電流検出手段）
【発明の属する技術分野】
この発明は、操舵用ハンドルと操舵輪等から成る操舵機構との間に機械的な連結構造を有しない荷役車両における電動式パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フォークリフト等の荷役車両における電動式パワーステアリング装置には、オペレータが操作する操舵用ハンドルと操向自在な操舵輪等から成る操舵機構との間に機械的な連結構造を有しないものがあり、この種の電動式パワーステアリング装置は、例えば図４に示すように構成されている。
【０００３】
即ち、図４に示すように、フォークリフト等の車両本体に設けられた操舵用ハンドルを回転操作するときのハンドル回転速度とハンドル回転方向とをエンコーダ等から成るハンドル回転センサ１により検出すると共に、パワーステアリング用モータ２のモータ回転速度とモータ回転方向とをエンコーダ等から成るモータ回転センサ３により検出し、ハンドル回転センサ１により検出されるハンドル回転速度から導出手段である目標モータ回転速度演算部４により、目標モータ回転速度を演算によって導出する。このとき、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度とは比例関係にあることから、検出されたハンドル回転速度に一定の定数を掛けることにより、目標モータ回転速度を導出する。
【０００４】
そして、この目標モータ回転速度とモータ回転センサ３により検出されたモータ回転速度との差を加減算部５により算出し、この差をチョッパ回路或いはインバータ回路から成るモータドライバ６に与えて、モータドライバ６によりパワーステアリング用モータ２の出力を制御する。こうして、モータ回転センサ３によるモータ回転速度が目標モータ回転速度に一致するように制御され、操舵輪の操向がハンドルの回転操作に応じて制御される。尚、以上のモータ回転速度に関する制御と同時に、ハンドル回転センサ１によるハンドル回転方向にパワーステアリング用モータ２が回転するようにモータドライバ６による制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に車両の操舵機構は、ストッパによって機械的に操舵輪の可動範囲が制限されており、可動範囲のエンド部分ではモータにいくら電流を流してもそれ以上モータは回転せず、操舵輪は動作しない。しかしながら、上記した構成では、ハンドル回転センサ１の出力に応じた回転速度と回転方向でパワーステアリング用モータ２の回転を制御するだけであるため、例えば運転者が操舵輪をエンド以上に操向動作させようしたときに、パワーステアリング用モータ２に電流が流れ続けることになり、無駄な消費電力が増加し、パワーステアリング用モータ２及びモータドライバ６を含むコントローラの過熱、焼損を招くおそれがあった。
【０００６】
また、このような現象は、操舵輪が溝に落ち込んだりして操舵輪がロックされて操舵不能な状態に陥った場合にも生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、パワーステアリング用モータ及びそのコントローラを過熱や焼損から保護できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、操舵用ハンドルの回転を検出し、該検出値に基づいて制御手段がパワーステアリング用モータを制御して操舵機構を操舵する荷役車両において、前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、予め定められた設定時間をカウントするタイマとを備え、前記制御手段が、前記操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつ前記電流検出手段による検出電流が所定値以上の状態が前記タイマによりカウントされる前記設定時間以上継続するかどうかを判断し、前記設定時間以上継続したときに前記モータへの電力供給を停止することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつパワーステアリング用モータに流れる電流が所定値以上の状態が、設定時間以上継続するときには、操舵輪がエンド部分に達し、或いは操舵輪が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断でき、このような状態ではパワーステアリング用モータを駆動する必要がないことから、制御手段によりパワーステアリング用モータへの電力供給が停止され、従来のようにパワーステアリング用モータに継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記制御手段が、前記モータへの電力供給の停止中に前記操舵用ハンドルの回転方向の反転を条件に、前記モータへの電力供給の停止を解除することを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止中に操舵用ハンドルがそれまでとは逆方向に回転操作されて操舵用ハンドルの回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止が解除されるため、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止解除を容易に行うことができる。
【００１２】
また、本発明は、前記操舵用ハンドルのハンドル回転速度とハンドル回転方向とを検出するハンドル回転センサと、モータ回転速度とモータ回転方向とを検出するモータ回転センサと、前記ハンドル回転センサによる前記ハンドル回転速度から目標モータ回転速度を導出する導出手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ回転センサによるモータ回転速度が前記導出手段による前記目標モータ回転速度に一致し、かつ前記モータ回転センサによるモータ回転方向が前記ハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するように前記モータの出力を制御することを特徴としている。
【００１３】
このような構成によれば、モータ回転速度が目標モータ回転速度に一致し、かつモータ回転方向がハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するようにパワーステアリング用モータの出力を制御するため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドルの操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータを制御することができ、操作フィーリングを向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明を荷役車両であるカウンタバランス型フォークリフトに適用した場合の一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。但し、図１はこの発明の一実施形態にかかるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図、図２はカウンタバランス型フォークリフトの制御系のブロック図、図３は動作説明用フローチャートである。
【００１５】
図１に示すように本実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフト１０は、運転席１１等が設けられている車両本体１２と、この車両本体１２の前部に設けられたマスト装置１３とにより構成されており、マスト装置１３は、車両本体１２の前部に配設された一対のマスト１４と、両マスト１４それぞれにリフトブラケット１５を介して取り付けられる一対のフォーク１６とにより構成されている。また、車両本体１２の後方下部には一対の操舵輪１７等からなる操舵機構が設けられている。
【００１６】
運転席１１のフロア部１８には、アクセルペダル１９およびブレーキペダル２０が配設され、運転席１１の前部には、操舵用のハンドル２１、車両の前進・後進を設定するためのディレクショナルレバー２２のほか種々の操作用レバー等が配設されたフロントパネル２３が設けられている。
【００１７】
また、図１には示されていないが、車両本体１２の内部には、バッテリと、走行モータ、荷役用の油圧モータ、及び後述するパワーステアリング用モータ３２とが設けられ、バッテリを駆動源としてこれらの各モータにより走行、荷役及び操舵がそれぞれ行われる。さらに、車両本体１２の内部には、モータドライバ３６等から成るコントローラが設けられ、このコントローラにより上記各モータの制御などが行われる。
【００１８】
続いて、上記したカウンタバランス型フォークリフト１０の電動パワーステアリング装置の制御系について説明すると、図２に示すように構成されている。
【００１９】
即ち、図２に示すように、カウンタバランス型フォークリフト１０のハンドル２１の回転速度と回転方向とを検出するエンコーダから成るハンドル回転センサ３１が車両本体１２に設けられると共に、パワーステアリング用モータ３２の実際のモータ回転速度とモータ回転方向とを検出するエンコーダから成るモータ回転センサ３３が設けられている。
【００２０】
更に、コントローラには、ハンドル回転センサ３１により検出されるハンドル回転速度から目標モータ回転速度演算部３４が設けられ、この目標モータ回転速度演算部３４によりパワーステアリング用モータ３２を制御するための目標モータ回転速度が演算によって導出される。ここで、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度とは比例関係にあり、ハンドル回転センサ３１により検出されたハンドル回転速度に一定の定数を乗算することにより、目標モータ回転速度が導出される。なお、ハンドル回転速度と目標モータ回転速度との関係を予めテーブル化して目標モータ回転速度演算部３４に設けられたメモリ等の記憶手段に記憶させておき、ハンドル回転センサ３１により検出されるハンドル回転速度に対応する目標モータ回転速度を読み出すことで導出するようにしても構わない。
【００２１】
このようにして導出された目標モータ回転速度とモータ回転センサ３３により検出されたモータ回転速度との差がコントローラに設けられた加減算部３５により算出され、この差がチョッパ回路或いはインバータ回路から成るモータドライバ３６に与えられる。そして、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力が制御され、こうしてモータ回転センサ３３によるモータ回転速度が目標モータ回転速度に一致するように制御され、操舵輪１７の操向がハンドル２１の回転操作に応じて制御される。また、このとき、ハンドル回転センサ３１によるハンドル回転方向にパワーステアリング用モータ３２が回転するように、モータドライバ３６による制御が行われる。即ち、コントローラによりハンドル回転方向がそのまま目標モータ回転方向として扱われ、パワーステアリング用モータ３２が制御される。
【００２２】
ところで、図１に示すように、バッテリからパワーステアリング用モータ３２へ電力を供給する回路にはパワーステアリング用モータ３２に流れる電流を検出する電流検出手段であるモータ電流検出センサ３７が設けられており、このモータ電流検出センサ３７の出力がモータドライバ３６に取り込まれる。そして、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２の目標モータ回転方向が一定で、モータ電流検出センサ３７による検出電流が所定値以上の状態が、コントローラに設けられたタイマ（図２には示されていない）によりカウントされる設定時間（例えば、５秒）以上継続するかどうか判断され、上記の状態が設定時間継続した時点で、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２への電力供給回路が遮断されて電力供給が停止される。ここで、例えばパワーステアリング用モータ３２の最大電流が３０Ａであるとすると、上記所定値としては最大電流値よりも少し低い値の２５Ａ程度とするのが好ましい。
【００２３】
このとき、タイマは、パワーステアリング用モータ３２の回転方向である正方向及び逆方向にそれぞれ対応して２つ設けられており、正方向用を正方向タイマ、逆方向用を逆方向タイマと称するものとして、後述するように目標モータ回転方向の判定の結果が正方向であれば、逆方向タイマのカウント値がクリアされると共に正方向タイマによるカウントが実行され、目標モータ回転方向の判定の結果が逆方向であれば、正方向タイマのカウント値がクリアされると共に逆方向タイマによるカウントが実行されるようになっている。
【００２４】
一方、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止されている状態において、ハンドル２１がそれまでとは反対方向に操作されて目標モータ回転方向が反転すると、この反転を条件として、モータドライバ３６により、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止が解除され、モータドライバ３６によるパワーステアリング用モータ３２への電力供給が再開される。
【００２５】
このようなパワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止及び停止解除処理を行うモータドライバ３６が、本発明における制御手段に相当する。
【００２６】
次に、動作について図３のフローチャートを参照して説明する。図３に示すように、ハンドル回転センサ３１によるハンドル回転速度及びハンドル回転方向の入力処理が行われた後（Ｓ１）、目標モータ回転速度演算部３４により導出される目標モータ回転速度の演算処理が行われ（Ｓ２）、目標モータ回転速度演算部３４により導出される目標モータ回転速度がゼロか否かの判定がなされる（Ｓ３）。
【００２７】
このステップＳ３の判定結果がＹＥＳであれば、ハンドル２１は操作されておらずパワーステアリング用モータ３２を駆動する必要はないことから、モータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止され（Ｓ４）、その後スタートに戻る。
【００２８】
一方、ステップＳ３の判定結果がＮＯであれば、目標モータ回転方向（ここでは、ハンドル回転方向に等しい）が正方向か逆方向かの判定がなされ（Ｓ５）、この判定結果が正方向であれば、逆方向カウンタのカウント値がクリアされた後（Ｓ６）、正方向カウンタのカウント値が５秒以上であるか否かの判定がなされ（Ｓ７）、この判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ４に移行してモータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される（Ｓ４）。
【００２９】
また、ステップＳ７の判定結果がＮＯであれば、モータ電流検出センサ３７による検出電流が２５Ａ（所定値）よりも大きいか否かの判定がなされ（Ｓ８）、この判定結果がＹＥＳであれば、正方向カウンタがカウントアップされ（Ｓ９）、その後ステップＳ８の判定結果がＮＯの場合と共にステップＳ１０に移行し、通常のモータ制御を行うべく目標モータ回転速度に基づくモータ出力が導出され（Ｓ１０）、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力制御が実行され（Ｓ１１）、その後スタートに戻る。
【００３０】
ところで、上記したステップＳ５の判定結果が逆方向であれば、正方向カウンタのカウント値がクリアされた後（Ｓ１２）、逆方向カウンタのカウント値が５秒以上であるか否かの判定がなされ（Ｓ１３）、この判定結果がＹＥＳであれば、上記したステップＳ４に移行してモータ停止処理が実行されてパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される（Ｓ４）。
【００３１】
また、ステップＳ１３の判定結果がＮＯであれば、モータ電流検出センサ３７による検出電流が２５Ａ（所定値）よりも大きいか否かの判定がなされ（Ｓ１４）、この判定結果がＹＥＳであれば、逆方向カウンタがカウントアップされ（Ｓ１５）、その後ステップＳ１４の判定結果がＮＯの場合と共に上記したステップＳ１０に移行し、通常のモータ制御を行うべく目標モータ回転速度に基づくモータ出力が導出され（Ｓ１０）、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２の出力制御が実行され（Ｓ１１）、その後スタートに戻る。
【００３２】
このように、ハンドル２１の回転方向が一定で、パワーステアリング用モータ３２に流れる電流が所定値（２５Ａ）以上の状態が、設定時間（５秒）以上継続するときには、操舵輪１７がエンド部分に達し、或いは操舵輪１７が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断することができ、このような状態ではパワーステアリング用モータ３２を駆動してパワーアシストする必要がないことから、上記した図３におけるステップＳ４の処理によって、モータドライバ３６によりパワーステアリング用モータ３２への電力供給が停止される。
【００３３】
従って、上記した実施形態によれば、従来のようにパワーステアリング用モータ３２に継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することができる。更に、このことにより、設計上パワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラの熱的余裕度を小さくすることができるため、パワーステアリング用モータ３２及びそのコントローラを小型化したり、排熱用機器を削減したりすることができる。
【００３４】
また、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止中にハンドルがそれまでとは逆方向に回転され、ハンドル２１の回転方向を逆転して目標モータ回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止が解除されるため、運転者はハンドル２１をそれまでとは反対の方向に操作するだけで、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止解除を容易に行うことができる。
【００３５】
更に、モータ回転速度が、ハンドル回転速度に基づく目標モータ回転速度に一致するようにパワーステアリング用モータ３２の出力を制御しているため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドル２１の操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータ３２を制御することができ、操作フィーリングを向上させることができる。具体的には、ハンドル２１の操作を止めると、これに遅れることなくパワーステアリング用モータ３２を停止させることができる。
【００３６】
なお、上記した実施形態では、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止条件である設定時間を５秒として説明したが、設定時間は特に上記した５秒に限るものではない。また、パワーステアリング用モータ３２への電力供給の停止条件であるパワーステアリング用モータ３２を流れる電流値も、上記した２５Ａに限定されるものではなく、要するに許容されるモータ最大電流よりも少し低い値に設定すればよい。
【００３７】
更に、上記した実施形態では、本発明をカウンタバランス型フォークリフト１０に適用した場合について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、リーチ型フォークリフトやその他の荷役車両であって、操舵用ハンドルと操舵機構との間に機械的な連結構造を有しないものに適用することができる。
【００３８】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつパワーステアリング用モータに流れる電流が所定値以上の状態が設定時間以上継続するときには、操舵輪がエンド部分に達し、或いは操舵輪が溝に落ち込むなどして操舵輪が操舵不能な状態にあると判断でき、このような状態ではパワーステアリング用モータを駆動する必要がないことから、制御手段によりパワーステアリング用モータへの電力供給が停止され、従来のようにパワーステアリング用モータに継続して電流を流すことによるパワーステアリング用モータ及びそのコントローラの過熱や焼損を未然に防止することが可能になる。
【００４０】
また、請求項１に記載の発明によれば、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止中に操舵用ハンドルがそれまでとは逆方向に回転されて操舵用ハンドルの回転方向が反転すると、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止が解除されるため、パワーステアリング用モータへの電力供給の停止解除を容易に行うことが可能になる。
【００４１】
また、請求項２に記載の発明によれば、モータ回転速度が目標モータ回転速度に一致し、かつモータ回転方向がハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するようにパワーステアリング用モータの出力を制御するため、例えばハンドルの操作角度に操舵輪の操舵角が追従するようにパワーステアリング用モータを制御する場合に比べて、ハンドルの操作に対して応答遅れなくパワーステアリング用モータを制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態におけるカウンタバランス型フォークリフトの斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態における制御系のブロック図である。
【図３】この発明の一実施形態における動作説明用フローチャートである。
【図４】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
１０ カウンタバランス型フォークリフト
３１ ハンドル回転センサ
３２ パワーステアリング用モータ
３３ モータ回転センサ
３４ 目標モータ回転速度演算部
３６ モータドライバ（制御手段）
３７ モータ電流検出センサ（電流検出手段）
Claims (2)
- 操舵用ハンドルの回転を検出し、該検出値に基づいて制御手段がパワーステアリング用モータを制御して操舵機構を操舵する荷役車両において、 前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、予め定められた設定時間をカウントするタイマとを備え、前記制御手段が、前記操舵用ハンドルの回転方向が一定で、かつ前記電流検出手段による検出電流が所定値以上の状態が前記タイマによりカウントされる前記設定時間以上継続するかどうかを判断し、前記設定時間以上継続したときに前記モータへの電力供給を停止すると共に、前記モータへの電力供給の停止中に前記操舵用ハンドルの回転方向の反転を条件に、前記モータへの電力供給の停止を解除することを特徴とする荷役車両における電動式パワーステアリング装置。
- 前記操舵用ハンドルのハンドル回転速度とハンドル回転方向を検出するハンドル回転センサと、前記モータのモータ回転速度とモータ回転方向を検出するモータ回転センサと、前記ハンドル回転センサによる前記ハンドル回転速度から目標モータ回転速度を導出する導出手段とを備え、前記制御手段は、前記モータ回転センサによるモータ回転速度が前記導出手段による前記目標モータ回転速度に一致し、かつ前記モータ回転センサによるモータ回転方向が前記ハンドル回転センサによるハンドル回転方向に一致するように前記モータの出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の荷役車両における電動式パワーステアリング装置。
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