JP4228474B2 - パワーステアリング制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワーステアリング制御装置に関するものであり、とくに、ハンドルとタイヤが機械的に接続されておらず、ハンドルの操舵量を検知してその操舵量に応じて電動モータによりタイヤを操舵するパワーステアリング制御装置にに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来のバッテリフォークリフトに使用されているパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
図において、パルスエンコーダ1は、ハンドルの回転角度に応じてパルスを発生するもので、CPU2aおよび駆動回路2bを備えた電子制御装置であるECU2と電気的に接続されている。PSモータ(ステアリングモータ)3は、図示しないタイヤを操舵する電動機であり、トランジスタ回路11乃至14を介してECU2の駆動回路2bと接続されている。ポテンショメータ6は、タイヤの実際の切れ角であるタイヤ切れ角を検出するセンサでありECU2と接続されている。また、ECU2に電力を供給するバッテリ7が設けられ、キースイッチ8を介してECU2と接続されている。さらに、PSモータ3は、ヒューズ9を介してバッテリ7と接続されている。
【0003】
この制御装置は、ハンドルとタイヤが機械的に接続されていないのでハンドルの回転角度とタイヤの操舵方向との関係が不明確になりやすい。そのために、ECU2のCPU2aは、キースイッチ8が操作されオンになった直後に、ハンドルの位置にかかわらず、タイヤをフォークリフトが直進する方向である中立位置になるようにPSモータ3を駆動制御してタイヤを操舵させる中立制御を行っている。
【0004】
次に、この中立制御について説明する。
まず、パルスエンコーダ1は、ハンドル操作量に応じたパルス信号を発生しECU2に出力している。また、ポテンショメータ6は、タイヤ切れ角を示すアナログ電圧を発生させ、ECU2に出力している。
ECU2のCPU2aは、パルスエンコーダ1から出力されたパルス信号のパルス数をカウントして、そのカウント数からハンドル操舵量を算出し、また、ポテンショメータ6から出力されたアナログ電圧に基づいてタイヤ切れ角を算出する。
CPU2aは、キースイッチ8がオンした直後に、中立位置にタイヤが操舵されるように、PSモータ3への出力量とPSモータ3の回転方向を定める。すなわち、中立位置とタイヤ切れ角との差分に基づいて、デューティ比を算出しトランジスタ回路13または14を介してPSモータ3へPWM(パルス幅変調)出力する。また、CPU2aは、タイヤ切れ角からタイヤが中立位置に対して左右いずれに操舵されているかを判断して、タイヤが中立位置に操舵されるように、すなわちPSモータ3の回転方向を決める出力信号をトランジスタ回路11または12を介してPSモータ3に出力する。
さらに、CPU2aはポテンショメータ6で検出し続けてタイヤ切れ角を基にフィードバック制御を行い、ポテンショメータ6のアナログ電圧がタイヤの中立位置に相当する値になったら中立制御を中止しPSモータ3へのPWM出力を停止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来のパワーステアリング制御装置の中立制御において、タイヤが中立位置になった状態はタイヤにかかるフォークリフト自身の車体重量等により路面との間の摩擦力とPSモータのタイヤへの操舵力とが釣り合い、且つタイヤが操舵される方向にねじれた弾性変形した状態である。
したがって、PWM出力が停止し、PSモータ3によるタイヤへの操舵力がなくなると、タイヤ反力すなわちタイヤのねじれが解消する向きの力がタイヤに働くので、タイヤが中立位置からずれてしまい中立状態を維持できなくなる。タイヤの中立状態を維持するためには、PSモータ3への駆動を継続し続けなければならず、PSモータ3の電流消費量が増大してしまうという問題点がある。
【0006】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、PSモータの消費電力を低減し、優れた中立制御を実現できるパワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパワーステアリング制御装置は、キースイッチが操作された直後に、制御回路が、ハンドル位置にかかわらずタイヤを中立位置にするようにステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置において、制御回路が、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立位置に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定して、ステアリングモータを駆動制御し、所定角は、この所定角を制御回路の外部から設定するための設定手段により定められることを特徴とするものである。
また、この発明に係るパワーステアリング制御装置は、キースイッチが操作された直後に、制御回路が、ハンドル位置にかかわらずタイヤを中立位置にするようにステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置において、
ステアリングモータの電流値を検出する電流センサを備え、制御回路が、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立位置に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定して、ステアリングモータを駆動制御し、所定角は、タイヤを据え切り操作するときの電流センサで検出されたステアリングモータ電流値に基づいて、制御回路によって定められることを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.図1は、この実施の形態1に係るパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。このパワーステアリング制御装置は、図3に示した従来の制御装置においてECU2の代わりに、この発明に制御回路を構成するECU102を用い、さらに、ディスプレイユニット110がECU102と接続されたものである。パルスエンコーダ1は、図示しないハンドルの回転角度に応じてパルスを発生するもので、CPU102aおよび駆動回路102bを備えた電子制御装置であるECU102と電気的に接続されている。ポテンショメータ6は、タイヤの切れ角を検出するセンサでありECU102と接続されている。ECU102のCPU102aはこのパルス信号のパルス数をカウントし、そのカウント数からハンドル操舵量を算出する。PSモータ(ステアリングモータ)3は、図示しないタイヤを操舵する電動機であり、トランジスタ回路11乃至14を介してECU102の駆動回路102bと接続されている。また、PSモータ3には、PSモータ3の電流を検知する電流センサ3aが設けられ、ECU102と接続されている。さらに、ECU102に電力を供給するバッテリ7が設けられ、キースイッチ8を介してECU102と接続されている。PSモータ3は、ヒューズ9を介してバッテリ7と接続されている。
【0009】
さらに、ディスプレイユニット110が、図示しないフォークリフトの運転席に設けられ、ECU102と接続されている。このディスプレイユニット110は、中立制御を行う場合のタイヤ目標切れ角θTを中立位置からずらす所定角であるオフセット角X°を、ECU102の外部から設定するための設定手段を構成している。ディスプレイユニット110には、表示部110a、モードスイッチ110b、セレクタースイッチ110cおよび確定スイッチ110dが設けられ、図示しないCPUを内部に備え、このCPUはモードスイッチ110b、セレクタースイッチ110cおよび確定スイッチ110dの信号に従い、表示部110aを制御するとともに、ECU102とデータ通信を行いオフセット角X°の値をデータ通信する。
【0010】
次に、この実施の形態1に係るパワーステアリング制御装置の動作を図2のフローチャートを参照しながら説明する。
CPU102aは、キースイッチ8が操作されオフからオンになったか否かを判定する(ステップS131)。キースイッチ8がオンになっていなかったらステップS131を繰り返す。キースイッチ8がオンになったら、CPU102aはポテンショメータ6が検出した実際のタイヤの切れ角から、タイヤが中立に対して左側に操舵されているか否かを判定する(ステップS132)。タイヤが左側に操舵されている場合、右側X°すなわち、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、オフセット角X°だけ中立位置からずれた位置に、目標タイヤ切れ角θTを設定する(ステップS133)。一方、ステップS132でタイヤが左側に操舵されていない場合、今度はタイヤが中立に対して右側に操舵されているか否かを判定し(ステップS134)、タイヤが右側に操舵されていると、目標タイヤ切れ角θTを左側X°に設定する(ステップS135)。
【0011】
CPU102aは、ステップS133あるいはS135で設定された目標タイヤ切れ角θTになるようにPSモータ3を駆動制御する(ステップS136)。すなわち、CPU102aは、目標タイヤ切れ角θTとタイヤ切れ角との差分に基づいて、デューティ比を算出しトランジスタ回路13または14を介してPSモータ3へPWM(パルス幅変調)出力するとともに、PSモータ3の回転方向を決める出力信号をトランジスタ回路11または12を介してPSモータ3に出力する。さらに、CPU102aは、ポテンショメータ6で検出し続けているタイヤの切れ角が目標タイヤ切れ角θTになったら、中立制御を中止し、PSモータ3へのPWM出力を停止する。一方、ステップS134で、タイヤが中立に対して右側に操舵されていない場合には、タイヤが既に中立位置にあると判断して一連の処理を終了する。ここで、上述したオフセット角X°の具体的な値は、タイヤにかかる輪重、路面の摩擦係数、タイヤのねじり剛性等に基づくタイヤ反力を考慮して、予め定められた値であり、例えば、5°に設定される。この値がCPU102aの図示しない内部メモリに格納されている。このように、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、オフセット角X°だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角θTを設定しているので、目標タイヤ切れ角θTになったところで中立制御を中止することにより、タイヤ反力によってタイヤが戻されて中立位置となる。このとき、CPU102aによるPSモータ3の駆動は中止しているので、PSモータ3の電流消費量は増大しない。
【0012】
次に、ディスプレイユニット110を用いて、オフセット角X°の値を設定する方法を説明する。
オペレータがモードスイッチ110bを押すと、モードスイッチ110bの信号を受けたディスプレイユニット110のCPUにより、表示部110aに中立制御の現在使用しているあるいは予め定められたオフセット角X°の値が表示される。セレクタスイッチ110cを押すたびに、オフセット角X°を増加あるいは減少したオフセット角修正候補値が表示部110aに順次表示される。この際、確定スイッチ110dが押されると、ディスプレイユニット110のCPUはそのとき表示されているオフセット角修正候補値をオフセット角X°として確定し、ECU102にデータ通信し、CPU102aの内部メモリに格納されたオフセット角X°の値が書き換えられる。
このように、オフセット角X°の値を使用環境等に応じて自由に設定できるので、より精度の高い中立制御が可能である。
【0013】
実施の形態2.
この実施の形態2に係るパワーステアリング制御装置の構成は、図1に示す実施の形態1の構成と同一である。この制御装置の動作は、図2に示した実施の形態1のフローチャートに対して、ステップS132の前に、以下に説明するタイヤ据え切り操作からオフセット角X°を定める制御を設けたものである。
すなわち、ステップS131でキースイッチ8がオンなったら、CPU102aは、フォークリフトが停止した状態でPSモータ3を駆動する。タイヤは回転をしていない状態で操舵されるいわゆる据え切り操作が行われ、CPU102aは、そのときのPSモータ3の電流センサ3aから出力された電流値に基づいて、路面摩擦抵抗を算出し、この路面摩擦抵抗に応じたオフセット角X°を定める。
例えば、キースイッチ8がオンになったときのタイヤの切れ角が中立位置に対して10°以上あるならば、その位置から中立位置に向けて操舵し、タイヤが中立位置に到達する間に路面摩擦抵抗を算出する。また、タイヤの切れ角が中立位置に対して10°未満ならば、タイヤの切れ角が10°になるまで一旦操舵してから中立位置に向けて操舵し、タイヤが中立位置に到達する間に路面摩擦抵抗を算出する。
その後のステップS132以降の動作は、図2に示した実施の形態1のフローチャートと同じであり、ステップS133あるいはS135において、キースイッチ8がオンになったときのタイヤと逆方向に、オフセット角X°に設定された目標タイヤ切れ角θTを設定する。
このように、非回転状態のタイヤを操舵するときのPSモータ3の電流値に基づいて予めオフセット角X°を定めているので、中立制御の精度が向上する。
【0014】
なお、路面摩擦抵抗が極端に小さい場合は、オフセット角X°を負の値に設定してもよい。すなわち、目標タイヤ切れ角θTが、中立制御を行う前のタイヤがが操舵されている方向と同じ方向に中立位置からずれた位置になる。こうすることにより、路面摩擦抵抗が極端に小さい場合にタイヤ反力は大変小さく、目標タイヤ切れ角で中立制御を中止すると、タイヤが操舵されるときのタイヤ慣性力によって、タイヤが目標タイヤ切れ角の位置よりも行き過ぎて中立位置になり、精度のよい中立制御を行える。
また、この中立制御は、キースイッチ8がオンからオフした直後に実施してもよい。例えば、キースイッチ8がオフした後もECU102が作動しつづけるタイマー回路をECU102に設けてもよい。
【0015】
【発明の効果】
この発明によれば、制御回路は、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定し、ステアリングモータを駆動制御するので、タイヤ反力により中立位置からずれてしまうタイヤを中立位置に維持するために、PSモータをさらに駆動させ続けることがなく、PSモータの消費電流量が低減する。この際、所定角の値を制御回路の外部から設定するための設定手段を備えているので、使用環境に応じてより精度の高い中立制御が可能である。
【0017】
この発明によれば、制御回路は、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定し、ステアリングモータを駆動制御するので、タイヤ反力により中立位置からずれてしまうタイヤを中立位置に維持するために、PSモータをさらに駆動させ続けることがなく、PSモータの消費電流量が低減する。さらに、ステアリングモータの電流値を検出する電流センサを備え、タイヤを据え切り操作するときの電流センサで検出されたステアリングモータ電流値に基づいて所定角の値を制御回路が定めているので、使用環境に即応したより精度の高い中立制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
【図2】 実施の形態に係るパワーステアリング制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】 従来のパワーステアリング制御装置の電気回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
3…PSモータ、3a…電流センサ、8…キースイッチ、102…ECU、102a…CPU、102b…駆動回路、110…ディスプレイユニット、θT…目標タイヤ切れ角、X°…オフセット角。
Claims (2)
- キースイッチが操作された直後に、制御回路が、ハンドル位置にかかわらずタイヤを中立位置にするようにステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置において、
制御回路が、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立位置に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定して、ステアリングモータを駆動制御し、
前記所定角は、前記所定角を前記制御回路の外部から設定するための設定手段により定められることを特徴とするパワーステアリング制御装置。 - キースイッチが操作された直後に、制御回路が、ハンドル位置にかかわらずタイヤを中立位置にするようにステアリングモータを駆動制御するパワーステアリング制御装置において、
ステアリングモータの電流値を検出する電流センサを備え、
制御回路が、キースイッチが操作された直後に、タイヤが中立位置に対して左右いずれかに操舵されている場合に、タイヤが操舵されている方向と逆方向に、タイヤ反力を考慮した所定角だけ中立位置からずれた位置に目標タイヤ切れ角を設定して、ステアリングモータを駆動制御し、
前記所定角は、タイヤを据え切り操作するときの前記電流センサで検出されたステアリングモータ電流値に基づいて、前記制御回路によって定められることを特徴とするパワーステアリング制御装置。
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