JP4671245B2 - Power steering device - Google Patents

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JP4671245B2
JP4671245B2 JP2008240435A JP2008240435A JP4671245B2 JP 4671245 B2 JP4671245 B2 JP 4671245B2 JP 2008240435 A JP2008240435 A JP 2008240435A JP 2008240435 A JP2008240435 A JP 2008240435A JP 4671245 B2 JP4671245 B2 JP 4671245B2
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Description

本発明は、ハンドルの旋回角度に応じて操舵輪を操舵方向に駆動するステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置に関する。   The present invention relates to a steer-by-wire power steering apparatus that drives a steered wheel in a steering direction in accordance with a turning angle of a handle.

フォークリフト等の産業車両は、ハンドルの旋回角度に応じて、操舵輪の操舵方向の駆動を制御するパワーステアリング装置を備える。パワーステアリング装置は、ハンドルと操舵輪とを機械的リンクで連結する機械式と、ハンドルと操舵輪とを機械的には連結しないステアバイワイヤ式とがある。   Industrial vehicles such as forklifts include a power steering device that controls the driving of the steered wheels in the steering direction according to the turning angle of the steering wheel. The power steering apparatus includes a mechanical type in which the handle and the steering wheel are connected by a mechanical link, and a steer-by-wire type in which the handle and the steering wheel are not mechanically connected.

ステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置は、ハンドルの旋回角度をセンサーで検出して、この旋回角度に応じて、駆動モータで操舵輪を操舵する(例えば、特許文献1及び特許文献2)。このパワーステアリング装置は、操舵輪が道路の縁石等に当接したりして旋回できなくてもハンドルを旋回できるようになっているので、ハンドルの方向と操舵輪の方向とが一致しないことがあり操作性に劣る。   The steer-by-wire type power steering device detects a turning angle of a steering wheel with a sensor, and steers a steered wheel with a drive motor in accordance with the turning angle (for example, Patent Literature 1 and Patent Literature 2). This power steering device can turn the steering wheel even if the steering wheel cannot turn due to contact with a curb or the like on the road, so the direction of the steering wheel may not match the direction of the steering wheel. Poor operability.

また、操舵輪からの反力をハンドルにフィードバックするパワーステアリング装置がある(例えば、特許文献3)。このパワーステアリング装置は、操舵輪の操舵方向を検出して、操舵輪からの反力を操舵反力アクチュエータでハンドルにフィードバックして、ハンドルと操舵輪との角度の一致性を図っている。しかし、反力アクチュエータの構成については考慮されていないので、電気式モータやブレーキ等を採用したとき、電源をオフにしてもハンドルを操作できて、電源がオフのときにハンドルを旋回してしまうと、電源をオンにしたときに、ハンドルと操舵輪の方向とが大きくずれていることがある。
特開2004−203075号公報 特開2000−351379号公報 特開2006−151073号公報、段落番号0018、図1等
There is also a power steering device that feeds back a reaction force from a steered wheel to a steering wheel (for example, Patent Document 3). This power steering device detects the steering direction of a steered wheel and feeds back a reaction force from the steered wheel to a handle by a steering reaction force actuator to achieve matching of the angle between the handle and the steered wheel. However, since the structure of the reaction force actuator is not taken into consideration, when an electric motor or brake is adopted, the handle can be operated even when the power is turned off, and the handle is turned when the power is off. When the power is turned on, the direction of the steering wheel and the steered wheel may be greatly deviated.
JP 2004-203075 A JP 2000-351379 A JP 2006-151073 A, paragraph number 0018, FIG.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、操舵輪の操舵角度をハンドルにフィードバックすると共に、電源をオフにするとハンドルを操作できないステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a steer-by-wire type power steering device in which the steering angle of the steered wheels is fed back to the steering wheel and the steering wheel cannot be operated when the power is turned off.

本発明は、ハンドルの旋回角度に応じて操舵輪を操舵方向に駆動するステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置において、
ハンドルに連結するハンドル装置と、
操舵輪に連結する操舵駆動装置と、
ハンドル装置と操舵駆動装置とを制御する制御部とを備える。
ハンドル装置は、
ハンドルの旋回角度に応じて回転する入力軸と、
入力軸と同一軸に設けたフィードバック軸と、
フィードバック軸に設けたウォームホイールと、
ウォームホイールに連結するウォームと、
ウォームを回転するフィードバック駆動部と、
入力軸とフィードバック軸とのずれ角度を所定範囲に規制する規制部と、
ずれ角度を検出するずれ角度センサとを備える。
操舵駆動装置は、
操舵輪を操舵方向に駆動する操舵輪駆動部と、
操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度センサとを備える。
制御部は、
ずれ角度センサからのずれ角度信号に基づいて操舵輪駆動部を駆動して、操舵角度センサからの操舵角度信号に基づいてフィードバック駆動部を駆動して、入力軸の回転に追従してフィードバック軸を回転する。
The present invention relates to a steer-by-wire power steering device that drives a steered wheel in a steering direction according to a turning angle of a handle.
A handle device coupled to the handle;
A steering drive connected to the steering wheel;
A control unit for controlling the steering device and the steering drive device;
The handle device
An input shaft that rotates according to the turning angle of the handle;
A feedback shaft provided on the same axis as the input shaft;
A worm wheel on the feedback shaft;
A worm coupled to the worm wheel;
A feedback drive that rotates the worm;
A restricting portion for restricting a deviation angle between the input shaft and the feedback shaft within a predetermined range;
A displacement angle sensor for detecting the displacement angle.
The steering drive is
A steering wheel drive unit for driving the steering wheel in the steering direction;
A steering angle sensor for detecting a steering angle of the steered wheels.
The control unit
The steering wheel drive unit is driven based on the deviation angle signal from the deviation angle sensor, the feedback drive unit is driven based on the steering angle signal from the steering angle sensor, and the feedback shaft is rotated following the rotation of the input shaft. Rotate.

好ましくは、ずれ角度を中立位置に付勢するための付勢部を備えている。   Preferably, an urging portion for urging the deviation angle to the neutral position is provided.

制御部は、旋回角度が、直進位置からステアリングエンドに向かう所定の第1範囲のとき、フィードバック軸の回転角度が操舵角度と略一致するように制御し、第1範囲から外れた第2範囲のとき、フィードバック軸の回転角度が操舵角度と異なるように制御する。   The control unit controls the rotation angle of the feedback shaft so as to substantially coincide with the steering angle when the turning angle is in a predetermined first range from the straight traveling position toward the steering end, and in a second range outside the first range. At this time, the rotation angle of the feedback shaft is controlled to be different from the steering angle.

本発明に係るステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置は、ずれ角度センサからの信号に基づいて操舵輪駆動部を駆動し、操舵角度センサからの信号に基づいてフィードバック駆動部を駆動する。よって、ハンドル旋回による入力軸の回転に追従して、フィードバック軸が回転する。さらに、規制部は、入力軸とフィードバック軸との相対的なずれ角度を所定角度に規制するので、入力軸(ハンドル)がフィードバック軸(操舵輪)よりも所定角度以上に先行して回転しない。これにより、操舵輪の操舵角度をハンドルにフィードバックできる。   The steer-by-wire type power steering device according to the present invention drives a steered wheel drive unit based on a signal from a deviation angle sensor, and drives a feedback drive unit based on a signal from the steering angle sensor. Therefore, the feedback shaft rotates following the rotation of the input shaft by turning the handle. Furthermore, the restricting portion restricts the relative deviation angle between the input shaft and the feedback shaft to a predetermined angle, so that the input shaft (handle) does not rotate ahead of the feedback shaft (steering wheel) by a predetermined angle or more. Thereby, the steering angle of the steering wheel can be fed back to the steering wheel.

さらに、フィードバック軸は、ウォームを介してウォームホイールに連結している。ウォームは、フィードバック駆動部で回転する。ウォームホイールからウォームへの回転力は伝動しないので、フィードバック軸は、フィードバック駆動部の駆動力でのみ回転する。即ち、電源をオフにすると、フィードバック駆動部が停止して、フィードバック軸の回転が規制される。さらに、規制部が入力軸とフィードバック軸との相対的なずれ角度を所定角度に規制するので、入力軸の回転は規制されてハンドル旋回できない。これにより、電源がオフのときにはハンドルは旋回しないので、電源をオンにした際に、ハンドルと操舵輪との方向が大きくずれていることはない。   Furthermore, the feedback shaft is connected to the worm wheel via a worm. The worm is rotated by a feedback drive unit. Since the rotational force from the worm wheel to the worm is not transmitted, the feedback shaft rotates only with the driving force of the feedback drive unit. That is, when the power is turned off, the feedback drive unit stops and the rotation of the feedback shaft is restricted. Further, since the restricting portion restricts the relative deviation angle between the input shaft and the feedback shaft to a predetermined angle, the rotation of the input shaft is restricted and the handle cannot be turned. As a result, the steering wheel does not turn when the power is off, so that the direction of the steering wheel and the steered wheels does not deviate greatly when the power is turned on.

以下、添付図面に基づいて、本発明に係るステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置について説明する。   Hereinafter, a steer-by-wire power steering apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[全体構成]
図1は、フォークリフトを示す側面図である。図1において、本発明に係るパワーステアリング装置に関係する部分は実線で、それ以外の部分は二点鎖線で表す。
図1に示すように、フォークリフトは、車体100、シート101、フォーク102及びマスト103を備える。オペレーターは、シート101に着座して、フォーク102をマスト103に沿って昇降する等の操作を行う。
[overall structure]
FIG. 1 is a side view showing a forklift. In FIG. 1, the part related to the power steering apparatus according to the present invention is indicated by a solid line, and the other part is indicated by a two-dot chain line.
As shown in FIG. 1, the forklift includes a vehicle body 100, a seat 101, a fork 102, and a mast 103. The operator sits on the seat 101 and performs operations such as raising and lowering the fork 102 along the mast 103.

フォークリフトは、ハンドル5、前輪104及び操舵輪(後輪)6を備える。シート101に着座したオペレーターは、ハンドル5を旋回して、操舵輪6を操舵方向(直進方向から左右方向)に回転駆動する。フォークリフトは、ハンドル5に連結されたハンドル装置1、操舵輪6に連結された操舵駆動装置3、ハンドル装置1と操舵駆動装置3とを制御する制御部4を備える。   The forklift includes a handle 5, a front wheel 104, and a steering wheel (rear wheel) 6. An operator seated on the seat 101 turns the steering wheel 5 to rotate the steering wheel 6 in the steering direction (from the straight traveling direction to the left-right direction). The forklift includes a handle device 1 connected to the handle 5, a steering drive device 3 connected to the steering wheel 6, and a control unit 4 that controls the handle device 1 and the steering drive device 3.

[操舵駆動装置]
操舵駆動装置3は、電動シリンダやEPSモータ等からなる操舵輪駆動部30を備える。操舵駆動装置3は、操舵輪6に連結され、軸中心に操舵方向へ回転するための操舵回転軸32を備える。操舵輪駆動部30は、歯車装置やリンク機構等からなる減速機構(連動機構)33を介して、操舵回転軸32へ駆動力を伝動する。
[Steering drive unit]
The steering drive device 3 includes a steering wheel drive unit 30 including an electric cylinder and an EPS motor. The steering drive device 3 is connected to the steering wheel 6 and includes a steering rotation shaft 32 that rotates in the steering direction about the shaft center. The steering wheel drive unit 30 transmits a driving force to the steering rotation shaft 32 via a speed reduction mechanism (interlocking mechanism) 33 including a gear device, a link mechanism, and the like.

制御部4は、後で詳説する通り、ハンドル5の旋回に基づくハンドル装置1からの信号に応じて、操舵輪駆動部30を駆動して、減速機構33及び操舵回転軸32を介して、操舵輪6を操舵方向に駆動する。操舵駆動装置3は、操舵輪6の操舵方向における操舵角度θ4を検出するための操舵角度センサ31を備える。制御部4は、操舵角度θ4に基づく操舵角度センサ31からの信号に応じて、ハンドル装置1を駆動する。   As will be described in detail later, the control unit 4 drives the steered wheel drive unit 30 in accordance with a signal from the handle device 1 based on the turning of the handle 5, and steers via the speed reduction mechanism 33 and the steering rotation shaft 32. The wheel 6 is driven in the steering direction. The steering drive device 3 includes a steering angle sensor 31 for detecting a steering angle θ4 in the steering direction of the steering wheel 6. The control unit 4 drives the handle device 1 in accordance with a signal from the steering angle sensor 31 based on the steering angle θ4.

[ハンドル装置]
図2は、ハンドル装置を示す図である。図2(a)は側面断面図、図2(b)は(a)のI−I線断面図である。
[Handle device]
FIG. 2 is a diagram illustrating the handle device. 2A is a side sectional view, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line II of FIG.

図2に示すように、ハンドル装置1は、車体100に固定されたハウジング部19を備える。ハンドル装置1は、ハンドル5に連結された入力軸10を備える。入力軸10は、ハウジング部19に設けられた軸受10aを介して、上下方向に延びる中心軸110の周りを回転自在に構成される。ハンドル5の旋回角度に同期して、入力軸10は、中心軸110周りに回転する。   As shown in FIG. 2, the handle device 1 includes a housing part 19 fixed to the vehicle body 100. The handle device 1 includes an input shaft 10 connected to the handle 5. The input shaft 10 is configured to be rotatable around a central shaft 110 extending in the vertical direction via a bearing 10 a provided in the housing portion 19. In synchronization with the turning angle of the handle 5, the input shaft 10 rotates around the central axis 110.

ハンドル装置1は、フィードバック軸11を備える。フィードバック軸11は、ハウジング部19に設けられた軸受11aを介して、中心軸110の周りを回転自在に構成される。さらに、フィードバック軸11は、入力軸10と同一軸心である中心軸110周りを入力軸10に独立して互いに回転する。   The handle device 1 includes a feedback shaft 11. The feedback shaft 11 is configured to be rotatable around the central shaft 110 via a bearing 11 a provided in the housing portion 19. Further, the feedback shaft 11 rotates around the central axis 110, which is the same axis as the input shaft 10, independently of the input shaft 10.

ハンドル装置1は、ずれ角度センサ12を備える。ずれ角度センサ12は、入力軸10の回転角度θ1とフィードバック軸11の回転角度θ2との相対的なずれ角度Δθ(θ1−θ2)を検出する。ずれ角度センサ12は、ピックアップギア120を備える。ピックアップギア120は、中心軸110方向に移動自在に構成される。ピックアップギア120は、はすば歯車121と平歯車122とを有する。   The handle device 1 includes a deviation angle sensor 12. The deviation angle sensor 12 detects a relative deviation angle Δθ (θ1−θ2) between the rotation angle θ1 of the input shaft 10 and the rotation angle θ2 of the feedback shaft 11. The deviation angle sensor 12 includes a pickup gear 120. The pickup gear 120 is configured to be movable in the direction of the central axis 110. The pickup gear 120 has a helical gear 121 and a spur gear 122.

入力軸10は、はすば歯車123を有し、ピックアップギアのはすば歯車121と噛み合う。また、フィードバック軸11は、平歯車125を有し、ピックアップギアの平歯車122と噛み合う。これにより、入力軸10とフィードバック軸11とのずれ角度Δθに比例して、ピックアップギア120は、中心軸110方向(上下方向)に移動する。   The input shaft 10 has a helical gear 123 and meshes with a helical gear 121 of a pickup gear. Further, the feedback shaft 11 has a spur gear 125 and meshes with a spur gear 122 of a pickup gear. As a result, the pickup gear 120 moves in the direction of the central axis 110 (vertical direction) in proportion to the deviation angle Δθ between the input shaft 10 and the feedback shaft 11.

ずれ角度センサ12は、ポテンショメータ126を備える。ポテンショメータ126がピックアップギア120の上下位置を検出することにより、ずれ角度センサ12は、入力軸10とフィードバック軸11とのずれ角度Δθを検出する。   The deviation angle sensor 12 includes a potentiometer 126. When the potentiometer 126 detects the vertical position of the pickup gear 120, the deviation angle sensor 12 detects the deviation angle Δθ between the input shaft 10 and the feedback shaft 11.

なお、ずれ角度センサ12は、上記の構成に限らず、例えば、入力軸の回転角θ1を検出する回転センサと、フィードバック軸の回転角θ2を検出する回転センサとを備え、これらの回転角θ1、θ2の差Δθを演算する装置から構成してもよい。   The deviation angle sensor 12 is not limited to the above configuration, and includes, for example, a rotation sensor that detects the rotation angle θ1 of the input shaft and a rotation sensor that detects the rotation angle θ2 of the feedback shaft, and these rotation angles θ1. , Θ2 may be configured by a device for calculating the difference Δθ.

ハンドル装置1は、ウォーム部2を備える。ウォーム部2は、ウォームホイール21を備える。ウォームホイール21は、フィードバック軸11に設けられる。ウォーム部2は、ウォーム20を備える。ウォーム20は、ハウジング部19に設けられた軸受20aを介して回転自在に構成される。そして、ハンドル装置1は、フィードバック駆動部13を備える。フィードバック駆動部13は、ウォーム20を回転駆動する。   The handle device 1 includes a worm portion 2. The worm unit 2 includes a worm wheel 21. The worm wheel 21 is provided on the feedback shaft 11. The worm unit 2 includes a worm 20. The worm 20 is configured to be rotatable via a bearing 20 a provided in the housing portion 19. The handle device 1 includes a feedback drive unit 13. The feedback drive unit 13 rotationally drives the worm 20.

ウォーム部2は、ウォーム20の回転によってウォームホイール21を回転する。即ち、ウォーム部2は、ウォーム20が回転しない限り、ウォームホイール21が回転しないようになっている。そして、ウォーム20はフィードバック駆動部13で回転駆動するよう構成されているので、フィードバック軸11は、フィードバック駆動部13の出力に応じて回転する。   The worm part 2 rotates the worm wheel 21 by the rotation of the worm 20. That is, the worm portion 2 is configured so that the worm wheel 21 does not rotate unless the worm 20 rotates. Since the worm 20 is configured to be rotationally driven by the feedback drive unit 13, the feedback shaft 11 rotates according to the output of the feedback drive unit 13.

ハンドル装置1は、フィードバック軸角度センサ14を備える。フィードバック軸角度センサ14は、フィードバック軸11の回転角度θ2を検出する。   The handle device 1 includes a feedback shaft angle sensor 14. The feedback shaft angle sensor 14 detects the rotation angle θ2 of the feedback shaft 11.

[規制部]
図3は、規制部を示し、図2(a)のII−II線断面図である。
ハンドル装置1は、入力軸10とフィードバック軸11とのずれ角度Δθを所定角度範囲(−θ3〜+θ3)に規制するための規制部15を備える(図2)。規制部15は、入力軸10とフィードバック軸11とに設けられる。
[Regulation Department]
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
The handle device 1 includes a restricting portion 15 for restricting the deviation angle Δθ between the input shaft 10 and the feedback shaft 11 to a predetermined angle range (−θ3 to + θ3) (FIG. 2). The restriction unit 15 is provided on the input shaft 10 and the feedback shaft 11.

従って、フィードバック軸11の回転を停止した際、規制部15は、入力軸10の回転を所定角度範囲(−θ3〜+θ3)に規制できるので、実質的に、入力軸10の回転を停止して、ハンドル5の旋回を不能にできる。   Therefore, when the rotation of the feedback shaft 11 is stopped, the restricting portion 15 can restrict the rotation of the input shaft 10 within a predetermined angle range (−θ3 to + θ3), so that the rotation of the input shaft 10 is substantially stopped. The turning of the handle 5 can be disabled.

図3に示すように、規制部15は、中心ピン150及びストッパーピン151を備える。中心ピン150は、入力軸10の中心(中心軸110)に設けられる。ストッパーピン151は、入力軸10の両側に対向して設けられる。規制部15は、中心ピン150を挟んで両側に一対の板バネからなる付勢部152を備える。   As shown in FIG. 3, the restricting portion 15 includes a center pin 150 and a stopper pin 151. The center pin 150 is provided at the center of the input shaft 10 (center shaft 110). The stopper pin 151 is provided opposite to both sides of the input shaft 10. The restricting portion 15 includes a biasing portion 152 made of a pair of leaf springs on both sides of the center pin 150.

規制部15は、第1当接部153及び第2当接部154を備える。第1当接部153は、入力軸10に設けられる。第2当接部154は、フィードバック軸11に設けられる。第1当接部153及び第2当接部154は、円弧状で平行に設けられる。本例では、中心ピン150の周りに、4つの第1当接部153及び第2当接部154が間隔を置いて設けられる。それぞれの第1当接部153及び第2当接部154の間に、ストッパーピン151及び付勢部152が配置される。   The restricting portion 15 includes a first contact portion 153 and a second contact portion 154. The first contact portion 153 is provided on the input shaft 10. The second contact portion 154 is provided on the feedback shaft 11. The first contact portion 153 and the second contact portion 154 are arc-shaped and provided in parallel. In this example, four first contact portions 153 and second contact portions 154 are provided around the center pin 150 at intervals. A stopper pin 151 and a biasing portion 152 are disposed between the first contact portion 153 and the second contact portion 154, respectively.

上記の通り、入力軸10には、中心ピン150、ストッパーピン151及び第1当接部153が設けられる。そして、フィードバック軸11には、第2当接部154が設けられる。従って、入力軸10を回転すると、中心ピン150の周りをストッパーピン151及び第1当接部153が旋回する。   As described above, the input shaft 10 is provided with the center pin 150, the stopper pin 151, and the first contact portion 153. The feedback shaft 11 is provided with a second contact portion 154. Accordingly, when the input shaft 10 is rotated, the stopper pin 151 and the first abutting portion 153 rotate around the center pin 150.

図3(b)は、入力軸とフィードバック軸とのずれ角度Δθが0(中立位置)のときを示す。中立位置は、ハンドル5を所定の位置から左右どちらにも旋回しない位置である。中立位置では、ストッパーピン151は、第2当接部154に当接しない。そして、付勢部152は、第1当接部153及び第2当接部154を付勢しない。   FIG. 3B shows a case where the deviation angle Δθ between the input shaft and the feedback shaft is 0 (neutral position). The neutral position is a position where the handle 5 is not turned left or right from a predetermined position. In the neutral position, the stopper pin 151 does not contact the second contact portion 154. Then, the urging portion 152 does not urge the first contact portion 153 and the second contact portion 154.

図3(a)は、入力軸とフィードバック軸とのずれ角度Δθが−θ3(図左回り)のときを示す。ハンドル5(入力軸10)を中心位置から左側(図左回り)に回転すると、第2当接部154に対して相対的に、ストッパピン151及び第1当接部153が、中心ピン150を中心に左側に回転する。   FIG. 3A shows a case where the deviation angle Δθ between the input shaft and the feedback shaft is −θ3 (counterclockwise). When the handle 5 (input shaft 10) is rotated from the center position to the left (counterclockwise), the stopper pin 151 and the first contact portion 153 move the center pin 150 relative to the second contact portion 154. Rotate left to center.

従って、入力軸10は、ストッパピン151が第2当接部154に当たるまで(ずれ角度Δθが−θ3になるまで)回転可能である。そして、入力軸10が回転すると、付勢部152は、一方側(固定端側となる)が第2当接部154で当接した状態で、他方側(自由端側となる)が第1当接部153で押されて、付勢力が蓄えられる。そのため、オペレーターがハンドル5の旋回を止めると、付勢部152の元に戻ろうとする付勢力によって、中立位置(図3(b))に戻る。   Therefore, the input shaft 10 is rotatable until the stopper pin 151 contacts the second contact portion 154 (until the deviation angle Δθ becomes −θ3). When the input shaft 10 rotates, the urging portion 152 is in a state where one side (becomes the fixed end side) is in contact with the second contact portion 154 and the other side (becomes the free end side) is the first. The urging force is stored by being pushed by the contact portion 153. Therefore, when the operator stops the turning of the handle 5, it returns to the neutral position (FIG. 3B) by the urging force to return to the urging portion 152.

図3(c)は、入力軸とフィードバック軸とのずれ角度Δθが+θ3(図右回り)のときを示す。ハンドル5(入力軸10)を中心位置から右側(図右回り)に回転すると、上記の左回りと同様に、入力軸10は、ストッパピン151が第2当接部154に当たるまで(ずれ角度Δθが+θ3になるまで)回転可能である。また、オペレーターがハンドル5の旋回を止めると、付勢部152の元に戻ろうとする付勢力によって、中立位置(図3(b))に戻る。   FIG. 3C shows a case where the deviation angle Δθ between the input shaft and the feedback shaft is + θ3 (clockwise in the figure). When the handle 5 (input shaft 10) is rotated from the center position to the right (clockwise in the figure), the input shaft 10 is moved until the stopper pin 151 hits the second contact portion 154 (shift angle Δθ) as in the case of the counterclockwise rotation. (Until + θ3). Further, when the operator stops turning the handle 5, the operator returns to the neutral position (FIG. 3B) by the urging force to return the urging unit 152 to the original position.

なお、規制部15は、上記構成に限らず、レールとピンの組合せ等の公知技術で構成できる。また、付勢部152は、板バネに限らず、ねじりコイルバネ等で構成できる。   In addition, the control part 15 can be comprised not only with the said structure but well-known techniques, such as a combination of a rail and a pin. Further, the urging portion 152 is not limited to a leaf spring but can be constituted by a torsion coil spring or the like.

[パワーステアリング装置]
図4は、パワーステアリング装置を示すブロック図である。
図4に示すように、パワーステアリング装置は、ハンドル装置1、制御部4及び操舵駆動装置3を備える。ハンドル装置1及び操舵駆動装置3は、上記の通り構成される。また、制御部4は、ステアリングコントローラ40及びフィードバックコントローラ41を備える。
[Power steering device]
FIG. 4 is a block diagram showing the power steering apparatus.
As shown in FIG. 4, the power steering device includes a handle device 1, a control unit 4, and a steering drive device 3. The handle device 1 and the steering drive device 3 are configured as described above. The control unit 4 includes a steering controller 40 and a feedback controller 41.

オペレーターがハンドル5を旋回すると、それに応じて、入力軸10は、回転角度θ1だけ回転する。ずれ角度センサ12は、入力軸の回転角度θ1とフィードバック軸の回転角度θ2とのずれ角度Δθを検出する。ずれ角度センサ12は、ステアリングコントローラ40へずれ角度Δθの信号を出力する(図2(a))。   When the operator turns the handle 5, the input shaft 10 is rotated by the rotation angle θ1 accordingly. The deviation angle sensor 12 detects a deviation angle Δθ between the rotation angle θ1 of the input shaft and the rotation angle θ2 of the feedback shaft. The deviation angle sensor 12 outputs a signal of the deviation angle Δθ to the steering controller 40 (FIG. 2A).

ステアリングコントローラ40は、ずれ角度Δθに基づいて、操舵輪駆動部30を駆動する。ステアリングコントローラ40は、ずれ角度Δθが−Δθ(左回り)のとき、操舵回転軸32が右回りに回転するように操舵輪駆動部30を駆動し、ずれ角度Δθが+Δθ(右回り)のとき、操舵回転軸32が左回りに回転するように操舵輪駆動部30を駆動する。   The steering controller 40 drives the steering wheel drive unit 30 based on the deviation angle Δθ. When the deviation angle Δθ is −Δθ (counterclockwise), the steering controller 40 drives the steering wheel drive unit 30 so that the steering rotation shaft 32 rotates clockwise, and when the deviation angle Δθ is + Δθ (clockwise). The steering wheel drive unit 30 is driven so that the steering rotation shaft 32 rotates counterclockwise.

この操舵回転軸32の左右回転に応じて、操舵輪6が操舵方向へ旋回する。そして、操舵角度センサ31は、操舵輪6(操舵回転軸32)の操舵角度(回転角度)θ4を検出する。操舵角度センサ31は、フィードバックコントローラ41へ操舵角度θ4の信号を出力する。   In response to the left and right rotation of the steering rotation shaft 32, the steering wheel 6 turns in the steering direction. The steering angle sensor 31 detects the steering angle (rotation angle) θ4 of the steering wheel 6 (steering rotation shaft 32). The steering angle sensor 31 outputs a signal of the steering angle θ4 to the feedback controller 41.

フィードバックコントローラ41は、操舵角度センサ31からの操舵輪の操舵角度θ4の信号を入力する。フィードバックコントローラ41は、操舵角度θ4と予め設定された所定関数f(θ)とに基づいて、フィードバック軸11が回転角度θ2だけ回転するように、フィードバック駆動部13を制御する。   The feedback controller 41 inputs a signal of the steering angle θ4 of the steered wheel from the steering angle sensor 31. The feedback controller 41 controls the feedback drive unit 13 so that the feedback shaft 11 rotates by the rotation angle θ2 based on the steering angle θ4 and a predetermined function f (θ) set in advance.

さらに、フィードバックコントローラ41は、フィードバック軸角度センサ14からのフィードバック軸の回転角度θ2の信号を入力する。これにより、フィードバックコントローラ4は、フィードバック軸11が目標とする(所定関数f(θ)に基づいて)回転角度θ2で回転しているかを判定して、ずれている場合は一致するように制御する。   Further, the feedback controller 41 inputs a signal of the rotation angle θ2 of the feedback shaft from the feedback shaft angle sensor 14. As a result, the feedback controller 4 determines whether the feedback shaft 11 is rotated at the target rotation angle θ2 (based on the predetermined function f (θ)), and controls to match if there is a deviation. .

このように、入力軸10の回転に追従するように、フィードバック軸11が回転するので、規制部15で入力軸10とフィードバック軸11とのずれ角度Δθを所定角度範囲に規制しても、操舵輪6が左右ステアリングエンドになるまでハンドル5を旋回できる。   As described above, the feedback shaft 11 rotates so as to follow the rotation of the input shaft 10. Therefore, even if the regulating portion 15 regulates the deviation angle Δθ between the input shaft 10 and the feedback shaft 11 within a predetermined angle range, the steering is performed. The handle 5 can be turned until the wheel 6 reaches the left and right steering ends.

さらに、フィードバック軸11は、ウォーム20を介してウォームホイール21に連結している。ウォームホイール21からウォーム20へ回転は伝動しないので、フィードバック軸11は、フィードバック駆動部13の駆動でのみ回転する(図2)。   Further, the feedback shaft 11 is connected to a worm wheel 21 via a worm 20. Since the rotation is not transmitted from the worm wheel 21 to the worm 20, the feedback shaft 11 rotates only by driving the feedback drive unit 13 (FIG. 2).

フォークリフトは、バッテリー等の電源7を備えており(図1)、電源7の電力によって各駆動部13,30等を駆動する。そのため、電源をオフにすると、フィードバック駆動部13が停止して、フィードバック軸11の回転が規制される。そして、規制部15が入力軸とフィードバック軸との相対的なずれ角度Δθを所定角度に規制するので、入力軸10の回転は規制されてハンドル5の旋回ができない。これにより、電源をオンした際に、ハンドル5と操舵輪6との方向が大きくずれることはない。   The forklift is provided with a power source 7 such as a battery (FIG. 1), and drives each drive unit 13, 30 and the like by the power of the power source 7. Therefore, when the power is turned off, the feedback drive unit 13 stops and the rotation of the feedback shaft 11 is restricted. Then, since the restricting portion 15 restricts the relative deviation angle Δθ between the input shaft and the feedback shaft to a predetermined angle, the rotation of the input shaft 10 is restricted and the handle 5 cannot be turned. Thereby, when the power is turned on, the directions of the handle 5 and the steered wheels 6 do not deviate greatly.

[所定関数f(θ)]
図5は、所定関数f(θ)を説明するためのグラフ図である。上記の通り、フィードバックコントローラ41は、入力される操舵角度θ4と予め設定した所定関数f(θ)とに基づいて、フィードバック軸11の回転角度θ2を設定する。
[Predetermined function f (θ)]
FIG. 5 is a graph for explaining the predetermined function f (θ). As described above, the feedback controller 41 sets the rotation angle θ2 of the feedback shaft 11 based on the input steering angle θ4 and the predetermined function f (θ) set in advance.

操舵角度θ4は、右回りでは0(直進方向)から+θ42(右側ステアリングエンド)まで、左回りでは0(直進方向)から−θ42(左側ステアリングエンド)までとなる。第1所定関数f1(θ)は、折れ線関数からなっており、操舵角度θ4が+θ41と−θ41となる点(0<|θ41|<|θ42|)で折れた直線折れ関数になっている。   The steering angle θ4 is from 0 (straight forward direction) to + θ42 (right steering end) clockwise and from 0 (straight forward direction) to −θ42 (left steering end) counterclockwise. The first predetermined function f1 (θ) is a polygonal line function, and is a linear fold function broken at a point (0 <| θ41 | <| θ42 |) where the steering angle θ4 becomes + θ41 and −θ41.

操舵角度θ4が−θ41から+θ41の範囲(第1範囲S1)では、比例定数が1.0の直線関数となっており、回転角度θ2は旋回角度θ4と一致する(|θ41|=|θ21|)。また、操舵角度θ4が−θ42から−θ41の範囲及び+θ41から+θ42の範囲(第2範囲S2)では、比例定数が1.0よりも小さな直線関数となっており、回転角度θ2は旋回角度θ4よりも小さい(|θ42|>|θ22|)。   When the steering angle θ4 is in the range of −θ41 to + θ41 (first range S1), the proportionality constant is a linear function of 1.0, and the rotation angle θ2 matches the turning angle θ4 (| θ41 | = | θ21 | ). Further, in the range where the steering angle θ4 is from −θ42 to −θ41 and the range from + θ41 to + θ42 (second range S2), the proportionality constant is a linear function smaller than 1.0, and the rotation angle θ2 is the turning angle θ4. (| Θ42 |> | θ22 |).

従って、第1範囲S1では、回転角度θ2は操舵角度θ4と一致するので、直進方向から小さく旋回する範囲では、オペレーターは、ハンドル5の旋回と同期するステアリング感度を得ることができる。また、第2範囲S2では、回転角度θ2は操舵角度θ4より小さいので、直進方向から大きく旋回する範囲では、オペレーターは、ハンドル5の旋回に敏感なステアリング感度を得ることができる。そのため、オペレーターは、少ないハンドルの回転数で操舵輪を操舵できる。   Therefore, in the first range S1, the rotation angle θ2 coincides with the steering angle θ4, so that the operator can obtain steering sensitivity that is synchronized with the turning of the handle 5 in the range where the vehicle turns slightly from the straight direction. In addition, in the second range S2, the rotation angle θ2 is smaller than the steering angle θ4, so that the operator can obtain steering sensitivity that is sensitive to turning of the handle 5 in a range in which the vehicle turns significantly from the straight direction. Therefore, the operator can steer the steered wheel with a small number of steering wheel rotations.

第2所定関数f2(θ)は、上記第1所定関数f1(θ)を連続的に曲線状に変化させた曲線関数からなっており、同様の特性を有する(図の二点鎖線)。
また、第2範囲S2において、回転角度θ2が操舵角度θ4より大きくなるようにして(|θ42|<|θ22|)、ステアリング感度を鈍くすることもできる。
The second predetermined function f2 (θ) is a curve function obtained by continuously changing the first predetermined function f1 (θ) into a curved shape, and has similar characteristics (two-dot chain line in the figure).
Further, in the second range S2, the steering angle can be made dull by making the rotation angle θ2 larger than the steering angle θ4 (| θ42 | <| θ22 |).

フォークリフトを示す側面図である。It is a side view which shows a forklift. ハンドル装置を示す図である。It is a figure which shows a handle apparatus. 規制部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a control part. パワーステアリング装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a power steering apparatus. 所定関数f(θ)を説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the predetermined function f ((theta)).

符号の説明Explanation of symbols

1 ハンドル装置
10 入力軸
12 ずれ角度センサ
11 フィードバック軸
13 フィードバック駆動部
14 フィードバック軸角度センサ
15 規制部
110 中心軸
2 ウォーム部
20 ウォーム
21 ウォームホイール
3 操舵駆動装置
30 操舵輪駆動部
31 操舵角度センサ
4 制御部
5 ハンドル
40 ステアリングコントローラ
41 フィードバックコントローラ
6 操舵輪
f(θ) 所定関数
θ1 入力軸の回転角度
θ2 フィードバック軸の回転角度
Δθ 入力軸とフィードバック軸とのずれ角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Handle apparatus 10 Input shaft 12 Deviation angle sensor 11 Feedback shaft 13 Feedback drive part 14 Feedback shaft angle sensor 15 Control part 110 Central axis 2 Worm part 20 Worm 21 Worm wheel 3 Steering drive apparatus 30 Steering wheel drive part 31 Steering angle sensor 4 Control unit 5 Steering wheel 40 Steering controller 41 Feedback controller 6 Steering wheel f (θ) Predetermined function θ1 Input shaft rotation angle θ2 Feedback shaft rotation angle Δθ Deviation angle between input shaft and feedback shaft

Claims (3)

ハンドルの旋回角度に応じて操舵輪を操舵方向に駆動するステアバイワイヤ式のパワーステアリング装置において、
前記ハンドルに連結するハンドル装置と、
前記操舵輪に連結する操舵駆動装置と、
前記ハンドル装置と前記操舵駆動装置とを制御する制御部とを備え、
前記ハンドル装置は、
前記ハンドルの旋回角度に応じて回転する入力軸と、
前記入力軸と同一軸に設けたフィードバック軸と、
前記フィードバック軸に設けたウォームホイールと、
前記ウォームホイールに連結するウォームと、
前記ウォームを回転するフィードバック駆動部と、
前記入力軸と前記フィードバック軸とのずれ角度を所定範囲に規制する規制部と、
前記ずれ角度を検出するずれ角度センサとを備え、
前記操舵駆動装置は、
前記操舵輪を操舵方向に駆動する操舵輪駆動部と、
前記操舵輪の操舵角度を検出する操舵角度センサとを備え、
前記制御部は、
前記ずれ角度センサからのずれ角度信号に基づいて前記操舵輪駆動部を駆動して、前記操舵角度センサからの操舵角度信号に基づいて前記フィードバック駆動部を駆動して、前記入力軸の回転に追従して前記フィードバック軸を回転することを特徴とするパワーステアリング装置。
In the steer-by-wire type power steering device that drives the steered wheels in the steering direction according to the turning angle of the steering wheel,
A handle device coupled to the handle;
A steering drive connected to the steering wheel;
A control unit for controlling the handle device and the steering drive device;
The handle device is
An input shaft that rotates according to the turning angle of the handle;
A feedback shaft provided on the same shaft as the input shaft;
A worm wheel provided on the feedback shaft;
A worm coupled to the worm wheel;
A feedback drive for rotating the worm;
A restricting portion for restricting a deviation angle between the input shaft and the feedback shaft within a predetermined range;
A deviation angle sensor for detecting the deviation angle;
The steering drive device
A steering wheel drive unit for driving the steering wheel in a steering direction;
A steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering wheel,
The controller is
The steering wheel driving unit is driven based on a deviation angle signal from the deviation angle sensor, and the feedback driving unit is driven based on a steering angle signal from the steering angle sensor to follow the rotation of the input shaft. And rotating the feedback shaft.
前記ずれ角度を中立位置に付勢するための付勢部を備えていることを特徴とする請求項1に記載のパワーステアリング装置。   The power steering apparatus according to claim 1, further comprising an urging portion for urging the deviation angle to a neutral position. 前記制御部は、前記旋回角度が、直進位置からステアリングエンドに向かう所定の第1範囲のとき、前記フィードバック軸の回転角度が前記操舵角度と略一致するように制御し、前記第1範囲から外れた第2範囲のとき、前記フィードバック軸の回転角度が前記操舵角度と異なるように制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のパワーステアリング装置。   The control unit controls the rotation angle of the feedback shaft so that the rotation angle of the feedback shaft substantially coincides with the steering angle when the turning angle is in a predetermined first range from the straight traveling position toward the steering end, and deviates from the first range. 3. The power steering apparatus according to claim 1, wherein in the second range, the rotation angle of the feedback shaft is controlled to be different from the steering angle. 4.
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