JP4643665B2 - ハンドル角補正システム - Google Patents

Description

この発明は、車両用パワーステアリング装置において、ハンドルの回転位置に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれを補正するハンドル角補正システムに係り、特に、ハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲の異なる車両に適したハンドル角補正システムに関する。

フォークリフトなどの産業車両には、ハンドル操作を軽快に行えるようにパワーステアリング装置が設けられている。パワーステアリング装置として、ハンドルの回転操作量に応じた油量を作動油供給ユニットでステアリングシリンダに供給して操舵輪を操舵する全油圧式のパワーステアリング装置が知られている。

上記のパワーステアリング装置において、作動油供給ユニットでステアリングシリンダに供給する油量はハンドルの回転速度に因って変化することがある。例えば、ハンドルの回転速度が比較的遅い場合には、ステアリングシリンダに供給される油量が少なくなる傾向がある。この場合、実際のハンドルの回転操作量に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係にずれが発生するという問題が起こる。また、作動油供給ユニットなどでステアリングシリンダに供給すべき油量がリークすることがあり、この場合にも上記の問題と同様な問題が起こり得る。

そこで、パワーステアリング装置では、一般に、ハンドルの回転操作量に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれを補正することが行われている。この種のパワーステアリング装置としては、従来、特開平１０−１８１６２６号公報や特開平１０−２８７２５８号公報などに示されたものが知られている。例えば、特開平１０−１８１６２６号公報に示された装置では、ハンドルの回転位置に応じたハンドル角をハンドル角センサで検出し、そのときの操舵輪の切れ角（タイヤ角）を切れ角センサで検出する。コントローラでは、操舵輪の切れ角に基づきハンドル角補正用マップで正規のハンドル角である目標ハンドル角を求め、該目標ハンドル角とハンドル角との偏差が許容範囲を超える場合に電磁切換弁を開弁する。これによって、作動油供給ユニットであるオービットロール（登録商標）からステアリングシリンダに供給すべき油量の一部を電磁切換弁を介して還流させ、ハンドルの回転操作量に対するステアリングシリンダの変化割合を減少させることで、ハンドルを空転できるようにしている。すなわち、ハンドルが空転することでずれ量が許容範囲に収まるまでハンドルの位置補正が実行される。

上記従来のパワーステアリング装置では、ハンドル角センサ、オービットロール、コントローラおよび電磁切換弁などは、それぞれ、１つの独立したユニットとして構成されている。このため、各ユニットを別々に取り扱わなければならず、取り扱いが面倒であった。また、上記装置では、適用対象車両におけるハンドルの回転範囲と操舵輪の操舵範囲とに基づいて作成されたハンドル角補正用マップをコントローラに予め記憶させているので、ハンドルの回転範囲と操舵輪の操舵範囲とが共通する同一車種の車両にしか適用できないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、ハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲の異なる車両に適用できるパワーステアリング装置におけるハンドル角補正システムを提供しようとするものである。

本発明に係るハンドル角補正システムは、ハンドルの回転に応じて操舵輪を操舵する油圧装置を具備するパワーステアリング装置におけるハンドル角補正システムであって、前記操舵輪のタイヤ角検出信号に基づき、該操舵輪の全操舵範囲を規定する最大値と最小値を記憶し更新する手段と、前記ハンドルの回転位置に応じたハンドル角検出信号に基づき、前記操舵輪の全操舵範囲に対応する該ハンドルの回転範囲を規定する最大値と最小値を記憶し更新する手段と、前記記憶し更新した最大値及び最小値により規定される前記操舵輪の全操舵範囲とこれに対応する前記ハンドルの回転範囲とに基づき前記操舵輪の右操舵方向に関する第１の修正データと左操舵方向に関する第２の修正データとをそれぞれ求める手段と、前記操舵輪の現在の操舵方向に応じた前記第１又は第２の修正データで現在のタイヤ角検出信号とハンドル角検出信号の少なくとも一方を修正し、該タイヤ角検出信号とハンドル角検出信号との偏差に応じて、前記操舵輪の操舵を補正する手段とを具えたことを特徴とするものである。

これによれば、操舵輪の全操舵範囲とこれに対応するハンドルの回転範囲とを学習し、操舵輪の現在の操舵方向に応じた第１又は第２の修正データで現在のタイヤ角検出信号とハンドル角検出信号の少なくとも一方を修正し、該タイヤ角検出信号とハンドル角検出信号との偏差に応じて、操舵輪の操舵を補正するので、ハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲の異なる車両に適用でき、かつハンドルの回転位置に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれを補正することができる。

添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、本発明に係る制御ユニット及びハンドル角補正システムを、例えばフォークリフトなどの産業車両のように、車種によってハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲が異なる車両に適用した場合を説明する。図１は、本発明に係る制御ユニットを備える油圧式パワーステアリング装置の概略構成の一例を示す。

図１において、パワーステアリング装置は、ハンドルＨのハンドル軸（ステアリングシャフト）Ｈｓに連結された制御ユニット１と、左右の操舵輪Ｔ１及びＴ２を舵取り装置Ａを介して駆動するステアリングシリンダ２と、任意の一方の操舵輪（図の例ではハンドルＨ側から見て左側の操舵輪Ｔ１）のタイヤ角を検出するタイヤ角センサ３などを含む。制御ユニット１は主作動油供給装置であるオービットロール１１を具備し、該オービットロール１１が舵取り装置Ａに設けられた油圧シリンダ２に油圧ラインＬ１，Ｌ２を介して接続されている。

舵取り装置Ａにおいて、左操舵軸腕Ａ１は、車軸Ａ３の左端にキングピンＡ４を介して回動自在に連結されており、右操舵軸腕Ａ２は、同車軸Ａ３の右端にキングピンＡ５を介して回動自在に連結されている。左操舵軸腕Ａ１の一端には左操舵輪Ｔ１が取り付けられており、他端には油圧シリンダ２の一方のピストンロッド２Ｒ１が連接部材Ａ６を介して連結されている。右操舵軸腕Ａ２の一端には右操舵輪Ｔ２が取り付けられており、他端には油圧シリンダ２の他方のピストンロッド２Ｒ２が連接部材Ａ７を介して連結されている。この舵取り装置Ａでは、油圧シリンダ２の各ロッド２Ｒ１，２Ｒ２がハンドルＨ側から見て左方向Ｌに移動することで、左操舵軸腕Ａ１と右操舵輪Ａ２がそれぞれピンＡ４，Ａ５と共に車軸Ａ３に対して同方向Ｌに回動し、よって、左操舵輪Ｔ１と右操舵輪Ｔ２とが左方向Ｌに操舵される。また、シリンダ２の各ロッド２Ｒ１，２Ｒ２がハンドルＨ側から見て右方向Ｒに移動することで、左操舵軸腕Ａ１と右操舵輪Ａ２がそれぞれピンＡ４，Ａ５と共に車軸Ａ３に対して同方向Ｒに回動し、よって、左操舵輪Ｔ１と右操舵輪Ｔ２とが右方向Ｒに操舵される。

タイヤ角センサ３はポテンションメータからなり、左操舵軸腕Ａ１側のキングピンＡ４に取り付けられている。このタイヤ角センサ３は、キングピンＡ４の回動量を検出し、該回動量に応じたアナログ（例えば、電圧値など）のタイヤ角検出信号θＴを図６に示す位置変換部１３Ｂに出力する。

図２は制御ユニット１の外観形態の一例を示し、（Ａ）は図１に示すハンドルＨ側から見た制御ユニット１の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す制御ユニット１の一部切欠き正面図である。
図２（Ａ），（Ｂ）において、制御ユニット１は、オービットロール１１と、ハンドル角センサ１２のハンドル角検出器１２Ｍと、コントローラ１３と、補正油供給装置であるソレノイドバルブ１４などを含む。オービットロール１１のハウジング１１Ａには、ハンドルＨ側の上面にハンドル角検出器１２Ｍとコントローラ１３とが適宜の保護部材１１Ｂを介して一体化された状態に取り付けられている。保護部材１１Ｂには、ハンドル回転軸取付け用のハンドル軸挿入孔１１Ｃが設けられており、この挿入孔１１Ｃの周囲にハンドル角検出器１２Ｍが配置され、該検出器１２Ｍに近接してコントローラ１３が配置されている。なお、ハンドル角検出器１２Ｍは、図５に示されるようなリング状のステータ部１２Ｓやコイル１２Ａ〜１２Ｄなどを具備してなる。コントローラ１３は、図示しないＭＰＵや、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる回路基板１３Ｐなどを具備する。回路基板１３Ｐは、ハウジング１１Ａの側面に取り付けられたソレノイドバルブ１４の上方からハンドル角検出器１２Ｍの配置に対応する箇所まで延びており、該基板１３Ｐ上にハンドル角検出器１２Ｍが配置されている。なお、コントローラ１３には、ソレノイドバルブ１４や図１に示されるタイヤ角センサ３などに信号線Ｃを介して電気的に接続される。図において、信号線Ｃはソレノイドバルブ１４用の信号線であり、タイヤ角センサ３用の信号線については図示を省略してある。

このように、制御ユニット１は、オービットロール１１のハウジング１１Ａに、ハンドル角検出器１２Ｍと、コントローラ１３と、ソレノイドバルブ１４などを一体化させた構造の１つのユニットとして構成されているので、取り扱いが容易である。また、ハンドル角検出器１２Ｍをオービットロール１１の挿入孔１１Ｃの周囲に配置し、該ハンドル角検出器１２Ｍに近接して回路基板１３Ｐを配置するので、該検出器１２Ｍと基板１３Ｐとを適宜の保護部材１１Ｂや取り付け部材などで一体化することができ、よって、ハンドル角検出器１２Ｍや回路基板１３Ｐをハウジング１１Ａに容易に取り付けることができる。
このような構成の制御ユニット１は、ハンドル軸Ｈｓに着脱式に結合される。すなわち、オービットロール１１のハンドル軸挿入孔１１Ｃにハンドル軸Ｈｓの先端部を挿入することで、該ハンドル軸Ｈｓをオービットロール１１内に設けられた図３に示す計量機構部（ジロータ）１１Ｃに任意の機構を介して着脱式に結合される。

図３に制御ユニット１及びこれに関連する油圧回路の一例を示す。図３において、オービットロール１１は、車両のエンジン駆動中に、油圧ポンプＰから圧力・流量補償弁Ｖ及び供給ラインＰ１を通じて供給される作動油Ｑを流入路１１Ａ１を介して計量機構部１１Ｃに供給する。計量機構部１１Ｃは、ハンドルＨが図１に示す左回転方向ＣＣＷに回転操作されると、その回転操作量に応じた油量Ｑ１を第１給排路１１Ａ２及び油圧ラインＬ１を介してシリンダ２の一方の油室２Ｃ１に供給する。これによって、ピストン２Ｐはロッド２Ｒ１，２Ｒ２と共に左方向Ｌに移動し、図１に示される軸腕Ａ２，Ａ３がキングピンＡ４，Ａ５と共に同方向に回動して操舵輪Ｔ１，Ｔ２をハンドルＨの回転位置に応じたタイヤ角に操舵する。また、ハンドルＨが同図に示す右回転方向ＣＷに回転操作されると、その回転操作量に応じた油量Ｑ１を図示しない給油方向切換弁、第２給排路１１Ａ３及び油圧ラインＬ２を介してシリンダ２の他方の油室２Ｃ２に供給する。これによって、ピストン２Ｐはロッド２Ｒ１，２Ｒ２と共に右方向Ｒに移動し、同図に示される軸腕Ａ２，Ａ３がキングピンＡ４，Ａ５と共に同方向に回動して操舵輪Ｔ１，Ｔ２をハンドルＨの回転位置に応じたタイヤ角に操舵する。なお、油圧シリンダ２からオービットロール１１を介して排出される油は排出ラインＰ２を通じて油タンクＴに排出される。

第１給排路１１Ａ２には計量機構部１１Ｃをバイパスしてバイパス路１１Ａ４が接続されている。バイパス路１１Ａ４には供給ラインＰ１に連通する補助供給ラインＰ３が接続されており、この補助供給管Ｐ３にノーマルオープン仕様のソレノイドバルブ１４が設けられている。ソレノイドバルブ１４は、二位置切換弁であり、通常ステアリング状態すなわちハンドル角にずれが発生していない状態では、補助供給ラインＰ３を開放する開放位置（図３に示す位置）に位置され、供給ラインＰ１から補助供給ラインＰ３を介してバイパス路１１Ａ４に補正油Ｑ２を供給する。したがって、油圧シリンダ２には油量としてＱ１＋Ｑ２が供給される。ハンドル角にずれが発生している状態では、一例として、ハンドルとの相対位置で油圧シリンダ２のピストン２Ｐが正規の位置よりもオーバーしている状態となるので、ソレノイドバルブ１４は、補助供給ラインＰ３を閉鎖する閉鎖位置（図４に示す位置）に位置され、バイパス路１１Ａ４への補正油Ｑ２の供給を停止する。したがって、油圧シリンダ２には油量としてＱ１が供給される。閉鎖位置と開放位置との切り換えはソレノイドバルブ１４のソレノイド１４Ａをオン・オフ制御することにより行われる。

ハンドル角センサ１２は電磁誘導方式の回転型位置検出センサからなる。本例に示すハンドル角センサ１２は、本出願人の出願に係る特願平１１−３５９４３１号に示された回転型位置検出装置の技術を用いて構成したものである。したがって、ここでは、その概略構成を簡単に説明する。
図５は、磁気誘導式位置センサによってハンドル角センサ１２を構成した例を示し、一例としてハンドル角の一回転にわたる０度から３６０度までのハンドル角をアブソリュート検出できるものである。図５（Ａ）は、ハンドル軸Ｈｓに取り付けられたハンドル角検出器１２Ｍの径方向断面図、（Ｂ）は、該ハンドル角検出器１２Ｍの検出コイル１２Ａ〜１２Ｄに関連する電気・電子回路の一例を示すブロック図である。ハンドル角検出器１２は、ステータ部１２Ｓとロータ部１２Ｒとで構成される。ロータ部１２Ｒは、検出対象たるハンドル軸Ｈｓに取り付けられた、所定形状例えば偏心リング状の磁気応答部材１２Ｅからなる。磁気応答部材１２Ｅは、鉄等の磁性体からなるもの、あるいは銅等の導電体からなるもの、あるいは磁性体と導電体との組み合わせからなるものなど、磁気結合係数を変化させる材質からなる。ロータ部１２Ｒに対してラジアル方向に向き合うような形でステータ部１２Ｓが配置される。

ステータ部１２Ｓは、例えば、真円のリング状に形成される。ステータ部１２Ｓの内周面には、検出用コイルとして４つのコイル１２Ａ〜１２Ｄが円周方向に所定間隔で例えば９０度の間隔で配置されている。すなわち、ステータ部１２Ｓにおいて、サイン出力用のコイル１２Ａを鉄心（磁性体コア）１２Ａ１に巻回して設けると共に、該コイル１２Ａの１８０度反対側の角度位置にコイル１２Ｂを鉄心１２Ｂ１に巻回して設ける。また、コサイン出力用のコイル１２Ｃを鉄心１２Ｃ１に巻回して設けると共に、該コイル１２Ｃの１８０度反対側の角度位置にコイル１２Ｄを鉄心１２Ｄ１に巻回して設ける。各コイル１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ、コイル内を通る磁束がハンドル軸Ｈｓの径方向を指向する。各コイル１２Ａ〜１２Ｄの鉄心１２Ａ１〜１２Ｄ１の端面と、ロータ部１２Ｒの磁気応答部材１２Ｅとの間に空隙が形成され、ロータ部１２Ｒはステータ部１２Ｓに対して非接触で回転する。ロータ部１２Ｒの磁気応答部材１２Ｅの所定の形状、例えば偏心リング状、の故に、磁気応答部材１２Ｅとコイル鉄心１２Ａ１〜１２Ｄ１との空隙が回転位置に応じて変化する。この対向空隙の変化によって、鉄心１２Ａ１〜１２Ｄ１を通ってコイル１２Ａ〜１２Ｄを貫く磁束量が変化し、もって、コイル１２Ａ〜１２Ｄのインピーダンスが変化する。
この構成によって、１８０度で対向するコイル対１２Ａと１２Ｂ及び１２Ｃと１２Ｄにおける各コイルのインピーダンスが差動的に変化する。すなわち、サイン相のコイル１２Ａと１２Ｂの対では、コイル１２Ａのインピーダンス変化つまり出力振幅変化がハンドル軸Ｈｓの回転角度に対して「Ｐ₀ ＋Ｐｓｉｎθ」という関数特性を示すとすると、他のコイル１２Ｂのインピーダンス変化つまり出力振幅変数はハンドル軸Ｈｓの回転角度θに対して「Ｐ₀ −Ｐｓｉｎθ」という関数特性を示す。同様に、コサイン相のコイル１２Ｃと１２Ｄの対では、コイル１２Ｃのインピーダンス変化つまり出力振幅変化がハンドル軸Ｈｓの回転角度θに対して「Ｐ₀ ＋Ｐｃｏｓθ」という関数特性を示すとすると、他のコイル１２Ｂのインピーダンス変化つまり出力振幅変数はハンドル軸Ｈｓの回転角度θに対して「Ｐ₀ −Ｐｃｏｓθ」という関数特性を示す。

図５（Ｂ）に示すように、各コイル１２Ａ〜１２Ｄは所定の交流発生源１２Ｐから発生される所定の１相の高周波交流信号（仮にｓｉｎθで示す）によって定電圧又は定電流で励磁される。各コイル１２Ａ〜１２Ｄの端子間電圧Ｖｓ，Ｖｓａ，Ｖｃ，Ｖｃａは、下記のように、回転角度θに対応するそれぞれのインピーダンスに応じた大きさを示す。
Ｖｓ＝（Ｐ₀ ＋Ｐｓｉｎθ）ｓｉｎωｔ
Ｖｓａ＝（Ｐ₀ −Ｐｓｉｎθ）ｓｉｎωｔ
Ｖｃ＝（Ｐ₀ ＋Ｐｃｏｓθ）ｓｉｎωｔ
Ｖｃａ＝（Ｐ₀ −Ｐｃｏｓθ）ｓｉｎωｔ
各コイル対毎に２つのコイル（１２Ａと１２Ｂ及び１２Ｃと１２Ｄ）がそれぞれ逆相差動接続され、下記に示すように、所定の周期的振幅関数を振幅係数として持つ交流出力信号を各コイル対毎に生成する。
Ｖｓ−Ｖｓａ＝（Ｐ₀ ＋Ｐｓｉｎθ）ｓｉｎωｔ
−（Ｐ₀ −Ｐｓｉｎθ）ｓｉｎωｔ
＝２ｓｉｎθｓｉｎωｔ
Ｖｃ−Ｖｃａ＝（Ｐ₀ ＋Ｐｃｏｓθ）ｓｉｎωｔ
−（Ｐ₀ −Ｐｃｏｓθ）ｓｉｎωｔ
＝２ｃｏｓθｓｉｎωｔ
従って、検出対象たるハンドルＨの回転角度θに対応する２つの周期的振幅関数（ｓｉｎθ及びｃｏｓθ）を振幅係数として持つ、レゾルバと同様の、２つの交流出力信号（ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔ）を生成することができる。

図６は、コントローラ１３の回路構成の一例を示す機能ブロック図である。コントローラ１３は、前述したように、ＭＰＵや、ＲＯＭとＲＡＭなどからなるメモリなどから構成されているが、図６ではそれらのコンピュータハードウェアの図示は省略し、コンピュータソフトウェアによって実行される処理を機能ブロックで示している。なお、位置変換部１３Ａの機能の一部は専用ハードウェア回路で実現され、残りはコンピュータソフトウェアの処理によって実現される。

位置変換部１３Ａでは、ハンドル角検出器１２Ｍから出力されるサイン及びコサイン関数特性の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔ及びｃｏｓθｓｉｎωｔにおける振幅関数ｓｉｎθ及びｃｏｓθの位相成分θを計測することで、ハンドルＨの１回転の回転角度範囲（０度〜３６０度）におけるハンドル軸Ｈｓの回転位置θをアブソリュートで検出する。そして、ハンドル軸Ｈｓの回転位置すなわちハンドルＨの回転位置に応じたハンドル角検出信号を位置変換部１３Ａに出力する。位置変換部１３Ａとしては、例えば本出願人の出願に係る特開平９−１２６８０９号公報に示された技術を用いて構成することができる。例えば、第１の交流出力信号ｓｉｎθｓｉｎωｔを電気的に９０度シフトすることで、交流信号ｓｉｎθｃｏｓωｔを生成し、これと第２の交流出力信号ｃｏｓθｓｉｎωｔを加減算合成することで、ｓｉｎ（ωｔ＋θ）およびｓｉｎ（ωｔ−θ）なる、θに応じて進相及び遅相方向に位相シフトされた２つの交流信号（位相成分θを交流位相ずれに変換した信号）を生成し、その位相を測定することで、ハンドルＨの回転位置検出データすなわちハンドル角検出データθｈＤを得ることができる。あるいは、公知のレゾルバ出力信号を処理するために使用されるＲ−Ｄコンバータを、この位置変換部１３Ａとして使用するようにしてもよい。

位置変換部１３Ｂは、タイヤ角センサ３から入力したアナログのタイヤ角検出信号θＴをディジタルデータに変換し、ディジタルのタイヤ角検出データθＴＤを出力する。また、そのタイヤ角検出データθＴＤに基づきハンドル回転数に対応するハンドル角回転回数データＤ１を出力する。

図６に示すコントローラ１３においては、ソレノイドバルブ１４のオン・オフ制御を行うにあたって、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃ及びタイヤ角検出範囲学習部１３Ｄにより、ハンドルの回転範囲及び操舵輪の操舵範囲を検出するようにし、いかなる車種に対しても適切に適応できるようにしたことを特徴としている。すなわち、フォークリフトなどの産業車両にあっては、前述したように、車種によってハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲が異なるが、本実施例においては、適用対象車両のハンドル回転範囲と操舵範囲とを学習によって常に検出することにより、いかなる車種に対しても随時適応できるようにしている。

ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃでは、位置変換部１３Ａから出力されるハンドル角検出データθＨＤに基づきハンドルの回転範囲を学習によって検出する。図７（Ａ）は、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃで得るハンドル角検出データθＨＤの一例を示す模式図である。図８（Ａ）は、上記検出範囲学習部１３Ｃで実行するハンドル回転範囲の学習処理の一例を示すフロー図である。
図８（Ａ）において、ステップＳ１では、車両の電源が投入されたとき、位置変換部１３Ｂで現在のタイヤ角検出データθＴＤに対応するハンドル角回転回数データＤ１を位置変換部１３Ａに出力してプリセットする。これにより、現在のハンドル回転数に応じたハンドル回転位置のハンドル角検出データθｈＤが位置変換部１３Ａからハンドル角検出範囲学習部１３Ｃに出力されることになる。
ステップＳ２では、位置変換部１３Ａからハンドル角検出データθｈＤを、位置変換部１３Ｂからタイヤ角検出データθＴＤをそれぞれ読み込む。
ステップＳ３では、タイヤ角検出データθＴＤに応じたハンドル角回転回数データ（ＨＰＤ）を算出する。一例として、タイヤ角検出データθＴＤに応じて得られるハンドル１回転（３６０度）のハンドル角検出データθｈＤをカウントし、そのカウント値をハンドル角回転回数データとする。
ステップＳ４では、ハンドル角検出データ（θｈＤ）とハンドル角回転回数データ（ＨＰＤ）とを加える演算処理を行ってハンドル回転回数に応じたハンドル角検出データθＨＤを得る。
ステップＳ５では、ハンドル回転方向の判別を行う。一例として、データを読み込む毎に、今回読み込んだデータと前回読み込んだデータとを比較し、今回のデータが前回のデータよりも「大」であれば右回転方向と判定し、「小」であれば左回転方向と判定する。
ステップＳ６では、ハンドル角検出データθＨＤのピーク値すなわち最大値θＨＤｍａｘと最小値θＨＤｍｉｎとを求める。一例として、ハンドルの右回転方向に対応するデータθＨＤを取り込む毎に、今回読み込んだデータと前回読み込んだデータとを比較して大きい方のデータを記憶し、かつ、更新することにより、最後に記憶したデータの値を最大値θＨＤｍａｘ（図７（Ａ）参照）とする。また、ハンドルの左回転方向のハンドル角検出データθＨＤを取り込む毎に、今回取り込んだデータと前回取り込んだデータとを比較して小さい方のデータを記憶し、かつ、更新することにより、最後に記憶したデータの値を最小値θＨＤｍｉｎ（図７（Ａ）参照）とする。なお、ステップＳ６では、タイヤ角検出範囲学習部１３Ｄから更新中止信号Ｓａを入力した時点で、最大値θＨＤｍａｘと最小値θＨＤｍｉｎとの更新を中止する。
このように、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃでハンドル角検出データθＨＤの最大値θＨＤｍａｘと最小値θＨＤｍｉｎとを検出することにより、ハンドルの回転範囲を学習する。なお、この学習は必要に応じて繰り返し行ってよい。

タイヤ角検出範囲学習部１３Ｄでは、位置変換部１３Ｂから出力されるタイヤ角検出データθＴＤに基づき左操舵輪の操舵範囲を学習によって検出する。図７（Ｂ）は、タイヤ角検出範囲学習部１３Ｄで得る操舵輪のタイヤ角検出データθＴＤと、該検出データθＴＤのゲイン（傾き）を補正したゲイン補正タイヤ角データθＴＤｇとの一例を示す模式図である。図８（Ｂ）は、上記検出範囲学習部１３Ｄで実行する操舵範囲の学習処理の一例を示すフロー図である。
図８（Ｂ）において、ステップＳ１１では、位置変換部１３Ｂからタイヤ角検出データθＴＤを読み込む。
ステップＳ１２では、ハンドル回転か否かの判定を行う。一例として、今回読み込んだデータが前回読み込んだデータに対して変化していればハンドル回転と判定する。かかる判定を行う理由は、ハンドルを何回転でも回転できるようなフォークリフトにおいて、操舵輪Ｔ１，Ｔ２のタイヤロック位置すなわちハンドルを回転させてもそれ以上操舵輪が操舵されない位置を検出するためには、その前提としてハンドルの回転動作状態を認識する必要があることによる。
ステップＳ１３では、タイヤロック位置の検出を行う。一例として、位置変換部１３Ａからハンドル角検出データθｈＤを取り込み、今回取り込んだハンドル角検出データが前回取り込んだハンドル角検出データに対して変化しているにもかかわらず、今回読み込んだタイヤ角検出データが前回読み込んだタイヤ角検出データに対して変化していない場合に、タイヤロック位置と認識する。
ステップＳ１４では、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃに更新中止信号Ｓａを出力する。
ステップＳ１５では、タイヤ角検出データθＴＤのピーク値すなわち最大値と最小値とを求める。一例として、ハンドルの右回転方向の回転位置に対応する右タイヤ角検出データθＴＤＲを読み込む毎に、今回読み込んだデータと前回読み込んだデータとを比較して大きい方のデータを記憶し、かつ、更新することにより、最後に記憶したデータの値を最大値θＴＤｍａｘ（図７（Ｂ）参照）として得る。また、ハンドルの左回転方向の回転位置に対応する左タイヤ角検出データθＴＤＬを取り込む毎に、今回取り込んだデータと前回取り込んだデータとを比較して小さい方のデータを記憶し、かつ、更新することにより、最後に記憶したデータの値を最小値θＴＤｍｉｎ（図７（Ｂ）参照）として得る。この場合、例えば、左右の操舵輪を直進方向に指向させた左操舵輪中央位置に対応するタイヤ角検出データθＨＤｃを「０」とし、該データを基準にして最大値θＴＤｍａｘと最小値θＴＤｍｉｎとを求めるとよい。
このように、タイヤ角検出範囲学習部１３Ｃでタイヤ角検出データθＨＤの最大値θＴＤｍａｘと最小値θＴＤｍｉｎとを検出することにより、操舵輪の操舵範囲を学習する。この学習は必要に応じて繰り返し行ってよい。

一般に、適用対象車両のように、２つの操舵輪Ｔ１及びＴ２を備える車両にあっては、各操舵輪Ｔ１，Ｔ２はハンドル中央位置に対して右操舵方向Ｒと左操舵方向Ｌとでハンドル回転量に対するタイヤ角が異なる。このため、図７（Ｂ）に示されるように、右操舵方向Ｒのタイヤ角検出データ（以下、右タイヤ角検出データという）θＴＤＲと、左操舵方向Ｌのタイヤ角検出データ（以下、左タイヤ角検出データという）θＴＤＬは、左操舵輪中央位置のタイヤ角検出データθＴＤｃに対するゲイン（データの重み：図の例ではデータの傾き）が異なる。すなわち、右タイヤ角検出データθＴＤＲのゲイン（β１）は左タイヤ角検出データθＴＤＬのゲイン（−β２）よりも小さい。これは、左操舵輪において、右操舵方向Ｒのタイヤ角は左操舵方向Ｌのタイヤ角よりも小さいことを意味する。
また、ハンドルの回転操作に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれを補正するためには、ハンドル角検出データθＨＤのゲインと、右タイヤ角検出データθＴＤＲ及び左タイヤ角検出データθＴＤＬのゲインとを同じにする必要がある。この場合、右タイヤ角検出データθＴＤＲの最大値θＴＤｍａｘを基準に該データのゲインを補正し、左タイヤ角検出データθＴＤＬの最小値θＴＤｍｉｎを基準に該データのゲインを補正すると、左操舵輪中央位置に対応するタイヤ角検出データθＴＤｃがシフトしてしまい、好ましくない。そこで、本例では、タイヤ角検出範囲学習部１３Ｂにおいて、上記中央位置に対応するタイヤ角検出データθＴＤｃを基準に、右タイヤ角検出データθＴＤＲと左タイヤ角検出θＴＤＬのゲイン補正をそれぞれ別々に行う。

図９は、タイヤ角検出範囲学習部１３Ｄで実行するゲイン補正処理の一例を示すフロー図である。
図９において、ステップＳ２１では、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃからハンドル角検出データθＨＤの最大値θＨＤｍａｘと最小値θＨＤｍｉｎとを取り込む。
ステップＳ２２では、ハンドル角検出データθＨＤのゲインαと、このゲインαと等しくなるように右タイヤ角検出データθＴＤＲ及び左タイヤ角検出データθＴＤＬをそれぞれ重み付けする重付け係数Ｋ１，Ｋ２とを算出する。一例として、ゲインαは、図７（Ａ）に示されるように、ハンドル角検出データθＨＤの最大値θＨＤｍａｘとハンドル中央位置（左右の操舵輪を直進方向に指向させたときのハンドル位置）に対応する中央位置データθＨＤｃとの差（θＨＤｍａｘ−θＨＤｃ）から求める。この場合、ゲインαをハンドル角検出データθＨＤの最小値θＨＤｍｉｎと上記中央位置データθＨＤｃとの差（θＨＤｍｉｎ−θＨＤｒｃ）から求めてもよい。重付け係数Ｋ１は、図７（Ｂ）に示される右タイヤ角検出データθＴＤＲの最大値θＴＤｍａｘでゲインαを除算（α／θＴＤｍａｘ）して求める。また、重付け係数Ｋ２は、同図（Ｂ）に示される左タイヤ角検出データθＴＤＬの最小値θＴＤｍｉｎでゲインαを除算（α／θＨＤｍｉｎ）して求める。
ステップＳ２３では、右タイヤ角検出データθＴＤＲのゲインβ１と左タイヤ角検出データθＴＤＬのゲインβ２を補正して、ゲイン補正タイヤ角データθＴＤｇを生成する。すなわち、図７（Ｂ）に示されるように、重付け係数Ｋ１を右タイヤ角検出データθＴＤＲに乗算（Ｋ１・θＴＤＲ）すると共に、重付け係数Ｋ２を左タイヤ角検出データθＴＤＬに乗算（Ｋ２・θＴＤＬ）する。これにより、右タイヤ角検出データθＴＤＲのゲインβ１がハンドル角検出データθＨＤのゲインαと同じゲイン（β１１）に補正され、左タイヤ角検出データθＴＤＬのゲインβ２が同ゲインαと同じゲイン（−β２１）に補正される。これによって、ハンドル角検出データθＨＤのゲインαに応じたゲインβ１１，−β２１を有するゲイン補正タイヤ角データθＴＤｇを生成できる。
上述のゲイン補正処理は、ハンドルの回転範囲の学習と操舵輪の操舵範囲の学習とを行う度に更新してよい。
なお、上述のゲイン補正処理において、タイヤ角検出データθＴＤＲ及びθＴＤＬのゲインに合うようにハンドル角検出データθＨＤのゲインを補正してもよい。また、タイヤ角検出データθＴＤＲ及びθＴＤＬのゲインとハンドル角検出データθＨＤのゲインとが合うように、該タイヤ角検出データθＴＤＲ及びθＴＤＬのゲインとハンドル角検出データθＨＤのゲインとを補正してもよい。

次に、図６、図７及び図１０を参照して、コントローラ１３における駆動制御部１３Ｇで実行するハンドル角ずれ補正処理を説明する。図１０は、ハンドル角ずれ補正処理の一例を示すフロー図である。なお、本実施の形態で示すハンドル角ずれ補正処理は、ハンドルを右回転方向に回転操作した場合と左回転方向に回転操作した場合とで同じであるので、ハンドルを右回転方向に回転操作した場合のハンドル角ずれ補正処理について説明する。

図１０において、ステップＳ３１では、演算部１３Ｅでハンドルが右回転方向に回転操作されたときのハンドル回転位置Ｐ（図７（Ａ）参照）に対応するハンドル角検出データθＨＤｐを取り込む。また、演算部１３Ｅで上記ハンドル回転位置Ｐに対応する操舵輪のゲイン補正タイヤ角データθＴＤｇｐを取り込む。
ステップＳ３２では、演算部１３Ｅでハンドル角検出データθＨＤｐとゲイン補正タイヤ角データθＴＤｇｐとの偏差｜ΔθＤ｜（＝｜θＨＤｐ−θＴＤｇｐ｜）を算出する。この場合、上記データθＨＤｐがデータθＴＤｇｐよりも大きい（θＨＤｐ＞θＴＤｇｐ）ときに偏差は（＋ΔθＤ）になり、上記データθＨＤｐがデータθＴＤｇｐよりも小さい（θＨＤｐ＜θＴＤｇｐ）ときに偏差は（−ΔθＤ）になる。
ステップＳ３３では、コンパレータ部１３Ｆで偏差ΔθＤが許容ズレ角δ１，δ２を超えたか否かを判定する。すなわち、偏差が（＋ΔθＤ）のとき、該偏差がソレノイドバルブオン用（図の例ではＯＮ側）の許容ズレ角δ１を超えたか否かを判定する。また、偏差が（−ΔθＤ）のとき、ソレノイドバルブオフ用（図の例ではＯＦＦ側）の許容ズレ角δ２を超えたか否かを判定する。偏差（＋ΔθＤ）が許容ズレ角δ１を超えた場合、若しくは偏差（−ΔθＤ）が許容ズレ角δ２を超えた場合にステップＳ３４に進む。
ステップＳ３４では、駆動制御部１３Ｇで駆動パルス信号ＰＳを生成し、そのパルス信号ＰＳをソレノイドバルブ１４に出力する。この場合、許容ズレ角δ１を超える偏差（＋ΔθＤ）若しくは許容ズレ角δ２を超える偏差（−ΔθＤ）がハンドルの右回転方向ＣＷと左回転方向ＣＣＷとで同じであっても、該各偏差を所定の許容ズレ角内に収めるための偏差補正量がハンドルの右回転方向ＣＷと左回転方向ＣＣＷとで異なる。このため、本実施の形態では、ハンドル操作方向検出部１３Ｈでハンドル角検出範囲外周部１３Ｃのハンドル角検出データθＨＤｐに基づきハンドル操作方向（ＣＷ又はＣＣＷ）を検出し、該各ハンドル操作方向に応じて駆動パルス信号ＰＳの出力時間を変えるようにしている。ソレノイドバルブ１４は、駆動パルス信号ＰＳによりソレノイド１４Ａがオン・オフ制御されることで、オン時に補助供給管Ｐ３を開放（図３参照）し、オフ時に補助供給管Ｐ３を閉鎖（図４参照）する動作を交互に繰り返すように駆動制御される。オービットロール１１は、ソレノイドバルブ１４のオン時に油圧シリンダ２にＱ１＋Ｑ２の油量を供給し、ソレノイドバルブ１４のオフ時に油圧シリンダ２にＱ１の油量を供給する。これによって、ハンドルＨの回転速度が遅い場合や、オービットロール１１などで作動油がリークした場合などに発生する、ハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれが補正される。
ステップＳ３５では、ハンドル操作検出部１３Ｉでハンドル回転操作有りか無しかを判定する。一例として、ハンドル角検出範囲学習部１３Ｃからハンドル回転位置Ｐに対応するハンドル角検出データθＨＤｐを順次取り込み、今回取り込んだデータと前回取り込んだデータとの差を求めて所定の時定数ΔＴで微分演算することによりハンドル回転速度を算出し、該ハンドル回転速度が「０」のとき、ハンドル回転操作無しすなわちハンドル回転操作停止と判定してステップＳ３７に進む。しかし、ハンドル回転速度が「０」でないとき、ハンドル回転操作有りと判定してステップＳ３１に戻り、ステップＳ３１からＳ３４までのルーチンを実行する。
ステップＳ３６では、駆動制御部１３Ｇでハンドル回転操作無しのときの偏差｜ΔθＤ｜が許容ズレ角δ１，δ２を超えているか否かを判定する。偏差｜ΔθＤ｜が許容ズレ角δ１，δ２を超えている場合、ステップＳ３７に進む。
ステップＳ３７では、駆動制御部１３Ｇで駆動パルス信号ＰＳのオン・オフ時間を補正する。すなわち、偏差（＋ΔθＤ）が許容ズレ角δ１を超えているとき、駆動パルス信号ＰＳのオン時間を長くするように補正する（図１１（Ａ）参照）し、偏差（−ΔθＤ）が許容ズレ角δ２を超えているとき、駆動パルス信号ＰＳのオフ時間を長くするように補正する（図１１（Ｂ）参照）。この場合も、上記のステップＳ３４と同様に、ハンドル操作方向検出部１３Ｈでハンドル角検出範囲外周部１３Ｃのハンドル角検出データθＨＤｐに基づきハンドル操作方向（ＣＷ又はＣＣＷ）を検出し、該各ハンドル操作方向に応じて駆動パルス信号ＰＳの出力時間を変えている。駆動パルス信号ＰＳのオン時間を長くするように補正することにより、ハンドルの回転操作が開始されたとき、シリンダ２に供給すべき補正油量を増やすことができ、該偏差に適合したハンドル角のずれ補正を適切に行えるようになる。また、駆動パルス信号ＰＳのオフ時間を長くするように補正することにより、ハンドルの回転操作が開始されたとき、シリンダ２に供給すべき補正油量を減らすことができ、該偏差に適合したハンドル角のずれ補正を適切に行えるようになる。上記の補正すべきオン・オフ時間は、例えば、任意の偏差−オン・オフ時間変換テーブルを用いるか若しくは任意の演算処理を行うことで求めることができる。

本実施の形態では、タイヤ角センサ３で左操舵輪Ｔ１のタイヤ角を検出しているが、油圧シリンダ２のピストン位置を本出願人の出願に係る特開平１１−１３２２０５号公報に示すシリンダ位置検出装置などを用いて検出し、この検出値を操舵輪のタイヤ角とみなして用いてよい。また、ハンドル角センサ１２として、ハンドルＨの回転回数に対応してハンドル角検出データをリニアに検出できる多回転ハンドル角センサを用いることができる。この場合、電源投入時におけるハンドル回転回数のプリセット処理及びハンドル角検出範囲学習部１３でのハンドル回転回数の算出処理を不要にすることができるので、ハンドル回転範囲の学習処理を簡素化できる。

以上、説明したように、本発明に係るハンドル角補正システムでは、ハンドルの回転範囲や操舵輪の操舵範囲の異なる車両に適用でき、かつハンドルの回転位置に応じたハンドル角と操舵輪のタイヤ角との対応関係のずれを補正することができる、という優れた効果を奏する。

本発明に係るハンドル角補正システムが適用されるパワーステアリング装置用制御ユニットを備えるパワーステアリング装置の一例を示す概略構成図。 パワーステアリング装置用制御ユニットの外観形態の一例を示すものであって、（Ａ）は図１に示すハンドル側から見た制御ユニットの平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示す制御ユニットの一部切欠き正面図。 制御ユニット及びこれに関連する油圧回路の一例を示すものであって、ハンドル角のずれ補正が行われないときの状態を示す油圧回路図。 図３に示す油圧回路においてハンドル角のずれ補正が行われるときの状態を示す油圧回路図。 ハンドル角検出センサの一例を示すものであって、（Ａ）はハンドル軸に取り付けられたハンドル角検出器の径方向断面図、（Ｂ）はハンドル角検出器の検出コイルに関連する電気・電子回路の一例を示すブロック図。 本発明に係るハンドル角補正システムの一実施例であるコントローラの回路構成の一例を示す機能ブロック図。 （Ａ）はハンドル角検出範囲学習部で得るハンドル角検出データの一例を示す模式図、（Ｂ）はタイヤ角検出範囲学習部で得るタイヤ角検出データと、該タイヤ角検出データをゲイン補正して得るゲイン補正タイヤ角データとの一例を示す模式図。 （Ａ）はハンドル角検出範囲学習部で実行する学習処理の一例を示すフロー図、（Ｂ）はタイヤ角検出範囲学習部で実行する学習処理の一例を示すフロー図。 タイヤ角検出範囲学習部で実行するゲイン補正処理の一例を示すフロー図。 駆動制御部で実行するハンドル角補正処理の一例を示すフロー図。 駆動パルス信号のオン・オフ時間を補正する一例を示す図。

符号の説明

１ 制御ユニット
２ 油圧シリンダ
３ タイヤ角検出センサ
１１ オービットロール
１１Ｂ ハンドル軸取付け部
１１Ｃ ハンドル軸挿入孔
１２ ハンドル角検出センサ
１３ コントローラ
１３Ｃ ハンドル角検出範囲学習部
１３Ｄ タイヤ角検出範囲学習部
１３Ｅ 演算部
１３Ｆ コンパレータ部
１３Ｇ 駆動制御部
１３Ｈ ハンドル操作方向検出部
１３Ｉ ハンドル操作検出部
１４ ソレノイドバルブ
Ｈ ハンドル
Ｈｓ ハンドル軸
Ｔ１，Ｔ２ 操舵輪
θＨＤ ハンドル角検出データ
θＴＤＲ，θＴＤＬ タイヤ角検出データ
θＴＤｇ ゲイン補正タイヤ角データ
ＰＣ 駆動パルス信号

Claims (2)

1. ハンドルの回転に応じて操舵輪を操舵する油圧装置を具備するパワーステアリング装置におけるハンドル角補正システムであって、
   前記操舵輪のタイヤ角検出信号に基づき、該操舵輪の全操舵範囲を規定する最大値と最小値を記憶し更新する手段と、
   前記ハンドルの回転位置に応じたハンドル角検出信号に基づき、前記操舵輪の全操舵範囲に対応する該ハンドルの回転範囲を規定する最大値と最小値を記憶し更新する手段と、
   前記記憶し更新した最大値及び最小値により規定される前記操舵輪の全操舵範囲とこれに対応する前記ハンドルの回転範囲とに基づき前記操舵輪の右操舵方向に関する第１の修正データと左操舵方向に関する第２の修正データとをそれぞれ求める手段と、
   前記操舵輪の現在の操舵方向に応じた前記第１又は第２の修正データで現在のタイヤ角検出信号とハンドル角検出信号の少なくとも一方を修正し、該タイヤ角検出信号とハンドル角検出信号との偏差に応じて、前記操舵輪の操舵を補正する手段と
   を具えたハンドル角補正システム。
2. 前記偏差に応じた前記操舵輪の操舵補正量を、増減変更する手段を更に備えた請求項１に記載のハンドル角補正システム。

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