JPH01132469A - 全油圧式パワーステアリングの角度補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フォークリフトのような産業車両に使用され
る全油圧式パワーステアリング装置に係り、詳しくはハ
ンドルの操作状態において、操舵輪の目標舵角度と実際
の舵角度に差が生じた場合、自動的に補正できるように
した角度補正装置に関する。

（従来の技術） 一般に、産業車両等の全油圧式パワーステアリング装置
は、ハンドルによって操作されるステアリングバルブユ
ニット（ロータリバルブ及びメータリング装置が一体に
組付けられたもの）と、操舵輪を操舵させるパワーシリ
ンダと、ステアリングバルブユニットとパワーシリンダ
とを連結する左右の油圧ラインとから構成され、ハンド
ルの回転角に比例する呈の作動油をステアリングバルブ
ユニットを経てパワーシリンダに供給することによって
操舵輪を油圧操舵させるようになっている。

ところが、上述の全油圧式パワーステアリング装置にあ
っては、機械的なつながりを有しない関係で、前記ステ
アリングバルブユニット内の作動油のリークに原因して
ハンドルの回転角と操舵輪の舵角との間に位置ずれが生
じ、特にフォークリフトのようにハンドルにノブを備え
たものにあっては直進時におけるハンドルの中立位置が
狂って運転者に違和感を与えたり操作性を悪くしたりす
るという問題がある。

そのため、従来より上記問題を解決すべく、パワーシリ
ンダに作動油を供給する油圧ラインに位置ずれ補正用と
しての作動油流出ラインを設け、ハンドル回転角に対応
するパワーシリンダの［］標ストロークと実ストローク
との差が設定値を越えたときに前記作動油流出ラインの
電磁切換弁を切換作動して作動油を流出さゼ、ハンドル
の位置ずれを補正するようにしたものが、例えば特開昭
６０−２６１７７９号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の全油圧式パワーステアリングの操舵角補正手
段によれば、ハンドル操作時に、ハンドルの回転角に対
する操舵輪の舵角度が補正されるとき、ステアリングバ
ルブユニットの遊び、車速及び荷役荷重に起因するタイ
アの撓み等のため、ハンドル回転角と操舵輪の舵角は一
対一の対応がとれない場合が多い。そのため、ハンドル
操作時の車両の状況に応じて操舵輪の目標舵角度を変化
させなければならない。しかしながら、上記従来の手段
では上記目標舵角度を車両の状況により変えることが不
可能であるため、操舵角補正精度に限界があるという問
題があった。

ぞこで本発明においては、ハンドル操作時のハンドル回
転角度と回転速度及び車速、荷役荷重に応じて操舵輪の
目標操舵角を設定し、操舵輪の実際の舵角度と上記目標
舵角度の差をゼロに収束させる制御をすることによって
、前記従来の手段では極めて困難であった操舵角補正精
度の向上を実現することを解決すべき技術的課題とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、車両のハンドルに
より操作されるステアリングバルブユニットと、操舵輪
を操舵させるパワーシリンダと、前記ステアリングバル
ブユニットとパワーシリンダとを連結する左右の油圧ラ
インとを備え、該左右の油圧ラインをバイパスラインに
より接続するとともに、このバイパスラインにはハンド
ル操作状態に対応する操舵輪舵角の位置ずれを補正ずべ
く開閉作動される電磁開閉弁を設けた全油圧式パワース
テアリングにおける角度補正装置を、前記ハンドルの操
作状態を検出して同ハンドルの回転角度と回転速度に対
応した信号を出力するハンドル操作状態検出手段と、前
記操舵輪の舵角度を検出して同舵角度に対応した信号を
出力する操舵輪舵角度検出手段とのそれぞれを備え、ま
た、前記車両の速度を検出して検出速度に対応した信号
を出力する車速検出手段と車両の荷役荷重を検出して検
出荷重に対応した信号を出力する荷役荷重検出手段の一
方、あるいは両方を備え、さらに前記ハンドルが所定角
度回転される毎に前記ハンドル操作状態検出手段から出
力されたハンドル回転角度と回転速度対応のそれぞれの
信号と前記操舵輪舵角度検出手段から出力された操舵輪
舵角度対応の信号及び前記車速検出手段から出力された
車速信号と前記荷役荷重検出手段から出力された荷重信
号のうちの一方、あるいは両方の信号を入力して操舵輪
の目標舵角度を演算したうえ、操舵輪の実際の舵角度と
前記目標舵角度との角度差を演算し、前記電磁開閉弁に
対して前記角度差をゼロに収束させるための補正制御信
号を出力する制御手段とを備えた構成にすることである
。

（作　用） 上記構成の全油圧式パワーステアリングの角度補正装置
によれば、同装置における前記制御手段はハンドル操作
状態検出手段からの信号と、操舵輪舵角度検出手段から
の信号とを入力するとともに、車速検出手段からの車速
信号及び荷役荷重検出手段からの荷重信号のうちの一方
もしくは両方の信号を入力する。制御手段は上記それぞ
れの信号を入力すると、ハンドルの回転角度と回転速度
、操舵輪の実際の舵角度、及び車速、荷役荷重の一方、
あるいは両方を認識し、ハンドルの回転角度、ハンドル
の回転速度、それに車速及び荷役荷重の一方あるいは両
方の条件を加味した操舵輪の目標舵角度を演算する。制
御手段はさらに上記目標舵角度と実際の舵角度の角度差
を演算したあと、上記角度差をゼロに収束させるための
補正制御信号を前記電磁開閉弁に対して出力し、操舵輪
を上記目標舵角度に一致させる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。第１図に示した油圧回路図において、１は操作性を
良くするためのノブ２を有したハンドル、３はハンドル
１によって操作されるステアリングバルブユニットであ
り、このステアリングバルブユニット３はハンドル１に
よって直接操作されるステアリング用のロータリバルブ
４と、このロータリバルブ４と機械的に連動し、油圧ポ
ンプ９からロータリバルブ４を経て送り込まれた作動油
を油圧ライン６．７を通してハンドル１の回転角に対応
する油量でパワーシリンダ８に供給するメータリング装
置（−船釣にはジロータと呼称されている）５とから構
成されている。なお、図中１０は回路内圧力を設定圧に
保持するリリーフ弁、１１はオイルタンクである。

また、前記ロータリバルブ４は、タンクポートとメータ
リングポートとを連絡する通路には絞り弁１２を、タン
クポートとシリンダポートとを連絡する通路には較り弁
１３を、またメータリングポートとシリンダポートとを
連絡する通路には絞り弁１４を、さらにポンプポートと
タンクポートとを連絡する通路には全量絞り弁１５をそ
れぞれ備えており、これら絞り弁のうち、通常の場合メ
ータリングポートどシリンダポートとを連絡する通路に
設けられた絞り弁１４の絞り度が最大に設定されている
。また、前記パワーシリンダ８の左側油室（ロット側）
に通じる油圧ライン６と右側油室（ボトム側）に通じる
油圧ライン７とはバイパスライン１６によって相互に連
通され、このバイパスライン１６には両方向について作
動油流れを許容する形式の通路開閉用の電磁開閉弁（ポ
ペット弁）１７が設けられている。

一方、前記ハンドル１のステアリングシャフト１Ａには
回転角検出器としてのロータリエンコーダ１８が設けら
れ、旋回方向を判別するため、半位相ずらした矩形パル
スのＡ信号とＢ信号を、それぞれ１回転につき分解能に
応じた定多数パルス信号として出力するとともに、ノブ
２の位置に対応した基準点信号（ノブの基準位置を示す
信号）Ｚを出力する。また、操舵輪１９のキングピン２
０には切角検出器としてのポテンショメータ２１が取付
けられ、操舵輪１９の実際の舵角度に対応した舵角信号
を出力する。一方、駆動輪２３の駆動軸には、駆動軸の
回転を検出する車速センサ２４が取付けられ、駆動輪の
回転速度、即ち車速に対応した信号を出力する。さらに
フォークリフト２５を上下させるマストシリンダ２６に
はフォークリフト２５の積荷荷重に対応した信号を出力
させるための荷役荷重センサ２７が取付けられる。

そして、コントローラ２２は前記ロータリエンコーダ１
８、ポテンショメータ２１、車速センサ２４及び荷役荷
重センサ２７からの各検出信号を入力し、それに基づい
て前記電磁開閉弁１７に対し制御信号を出力し、同電磁
開閉弁１７を駆動するようになっている。コントローラ
２２は第２図に示すように、ＣＰＵ　（マイクロコンピ
ュータ）３−１０　＝ １を演算、及び制御処理の中枢として設け、同ＣＰＵ３
１には外部の記憶手段としてのＲＯＭ（リードオンリメ
モリ）３２及びＲＡＭ　（ランダムアクセスメモリ）３
３が接続されている。また、ＣＰＵ３１の入力側には、
前記ロータリエンコーダ１８のＡ信号とＢ信号とを入力
してそれぞれの定多数パルス信号をカウントしたうえ、
それぞれのカウント値対応信号を出力するパルスカウン
タ３４と、前記ポテンショメータ２１、車速センサ２４
及び荷役荷重センサ２７のそれぞれから出力されたアナ
ログ状の電圧信号を入力し、同電圧信号に対応したデジ
タル信号に変換して出力するＡ／Ｄコンバータ３５とが
接続される。

一方、ＣＰＵ３１の出力側には、前記ポペット弁、即ち
電磁開閉弁１７に対して、ハンドル１の回転角度に対応
した操舵輪の目標舵角度と実際の舵角度との位置ずれ補
正用の制御信号を出力するための駆動回路３６が接続さ
れている。

本実施例ば上述のように構成したものであり、従ってハ
ンドル１を右回り又は左回りに回転操作すると、ステア
リングバルブユニット３におけるロータリバルブ４が直
進時の中立位置　（ｂ）から右旋回位置（ａ）又は左旋
回位置（Ｃ）に切換えられ、油圧ポンプ９からロータリ
バルブ４を経て送られた作動油がメータリング装置５に
よってハンドル１の回転角に対応する油量で油圧ライン
６又は７を経てパワーシリンダ８の左側油室又は右側油
室に供給され、操舵輪１９が右又は左に操舵される。

そして、上記ステアリング操作時において位置ずれ補正
作用が行なわれるものであり、以下、その作用を第３図
のフローチャート、及び第４図のステアリング特性図を
参照しながら説明する。

一般に、ハンドル回転角（操舵角）Ａと操舵輪舵角ψの
関係は、第４図に示すように、右旋回と左旋回の場合、
破線で示した理論操舵輪角度特性のように同一特性でな
く、一種のヒステリシス特性を有している。これは、ス
テアリングバルブユニット３の遊び、タイアの撓み等に
起因するものであり、操舵時の状況によってヒステリシ
ス幅Ｈが異なる。従ってハンドル操舵角θに対する操舵
輪の目標舵角度は操舵時の車両の状況によって異なるた
め、目標舵角度は、ハンドル操舵角θのみの関数ではな
く、ハンドルの回転速度、車速、荷役荷重のそれぞれの
関数に基づき、設定される必要がある。

第３図は、上記基本概念に基づいて、ハンドル操舵角Ｏ
に対する操舵輪の目標舵角度を演算し、さらに、この目
標舵角度と実際の舵角度の差を演算したあと、この差を
ゼロに収束させるように前記ポペット弁を制御するフロ
ーチャートである。

同フローチャートのステップＳ１において、ＣＰＵ３１
は前記ロータリエンコーダ１８からの信号を入力してハ
ンドル１の操舵角θと、ハンドル１の操舵方向りと、ハ
ンドル１の回転速度Ｎとを認識し、また、前記ポテンシ
ョメータ２１からの信号を入力して操舵輪１９の実際の
舵角度ψを演算し、ざらに車速センサ２４からの信号を
入力して操舵時の車速Ｓを演算するとともに荷役荷重セ
ンサ２７からの信号を入力して操舵時の荷役荷重Ｗを演
算する。

ステップＳ２において、ハンドル１の操舵角θの関数ｆ
ｌ（θ）と、ハンドル１の回転速度Ｎの関数ｆ　２（Ｎ
　）と、車速Ｓの関数ｆ　３（Ｓ　）と、荷役荷重Ｗの
関数ｆ４（Ｗ）とに基づく操舵輪１９の目標舵角度ψ−
を次の式により演算する。

ψ−−ｆ１（θ）＋ｆ　２（Ｎ、）＋ｆ　３（Ｓ　）＋
ｆ　４（Ｗ）次のステップ＄３において、操舵輪１９の
実際の舵角度ψと前記目標舵角度ψ−との差△ψを次の
式により演算する。

Δψ−ψ−−ψ ステップＳ４において、ハンドル１の回転方向を判別し
、左旋回であると判別したならば、ステップＳ５におい
て前記目標舵角度ψ′と実際の舵角度ψとの差Δψが負
であるか否か、即ち目標舵角度ψ−より実際の舵角度ψ
の方が大きいか否かを判断する。ステップＳ５の判断結
果がＹＥＳの場合、即ち実際の舵角度ψの方が大きい場
合は、ステップ＄６に示すようにポペット弁をオンに制
御し、作動油をバイパスさゼる。

一方、ステップＳ５の判断結果がＮｏの場合、即ち、実
際の舵角度ψより目標舵角度ψ−が大きいかあるいは両
者が等しい場合は、ステップｓ７に示すようにポペット
弁をオフし、ポペット弁の開度をそのままに保つ。

前記ステップＳ４の判別により、ハンドル１の回転方向
が右旋回であると判断した場合、ステップＳ８において
前記目標舵角度ψ′と実際の舵角度ψとの差Δψが負で
あるが否かを判別し、判断結果がＹＥＳの場合はステッ
プ９に示すようにポペット弁をオンに制御し、前記作動
油をバイパスさせる。一方、ステップｓ８の判断結果が
Ｎｏの場合は前記ステップｓ７の制御を行なう。

以上のように、本実施例においては、ハンドル１の回転
角度（操舵角）θ、ハンドル１の回転速度Ｎ１車速Ｓ１
及び荷役荷重Ｗそれぞれの関数に基づいて操舵輪１９の
目標舵角度ψ′を設定し、実際の舵角度ψとの差Δψを
演算したのち、ハンドル１の回転方向に応じて上記差△
ψが負の場合、即ち、目標舵角度ψ−より実際の舵角度
ψが大きい場合はポペット弁（電磁開閉弁１７）をオン
して作動油をバイパスさせ、実際の舵角度ψを目標舵角
度ψ′に一致させるように制御する。

なお、上記実施例においては車速と荷役荷重の両方の条
件を加味して目標舵角度を設定したが、車速あるいは荷
役荷重のどちらか一方の条件を加味して目標舵角度を設
定しても操舵輪の操舵角の補正精度を向上させることが
できる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、ハンドル操作時に、ハン
ドル操作時のハンドル回転角度ばかりでなく、ハンドル
の回転速度と、車速及び荷役荷重の一方、あるいは両方
に基づいて操舵輪の適切な目標舵角度を設定し、操舵輪
の実際の舵角度を上記目標舵角度に近付【プる制御をす
るため、操舵輪の操舵角度補正精度を向上さゼることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の油圧回路図、第２図は実施
例の電気制御ブロック図、第３図は実施例の作用を示す
フローチャート図、第４図は一般的な産業車両のステア
リング特性図である。 １・・・ハンドル ３・・・ステアリングバルブユニット ６．７・・・油圧ライン ８・・・パワーシリンダ １６・・・バイパスライン １７・・・電磁開閉弁 １８・・・ロータリエンコーダ １９・・・操　舵　輸 ２１・・・ポテンショメータ ２３・・・駆　動　輪 ２４・・・車速センサ ２５・・・マストシリンダ ２６・・・フォーク ２７・・・荷役荷重センサ ３１・・・マイクロコンピュータ ３２・・・ＲＯＭ ３３・・・ＲＡＭ ３４・・・パルスカウンタ ３５・・・Ａ／ｌ）コンバータ ３６・・・駆動回路 ８１〜Ｓ９・・・フローチャートステップ出願人　　株
式会社豊田自動ｉ１機製作所代理人　　弁理士　岡田英
彦（外２名）第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　車両のハンドルにより操作されるステアリングバルブ
   ユニットと、操舵輪を操舵させるパワーシリンダと、前
   記ステアリングバルブユニットとパワーシリンダとを連
   結する左右の油圧ラインとを備え、該左右の油圧ライン
   をバイパスラインにより接続するとともに、このバイパ
   スラインにはハンドル操作状態に対応する操舵輪舵角の
   位置ずれを補正すべく開閉作動される電磁開閉弁を設け
   た全油圧式パワーステアリング装置において、前記ハン
   ドルの操作状態を検出して同ハンドルの回転角度と回転
   速度に対応した信号を出力するハンドル操作状態検出手
   段と、前記操舵輪の舵角度を検出して同舵角度に対応し
   た信号を出力する操舵輪舵角度検出手段とのそれぞれを
   備え、また、前記車両の速度を検出して検出速度に対応
   した信号を出力する車速検出手段と車両の荷役荷重を検
   出して検出荷重に対応した信号を出力する荷役荷重検出
   手段の一方、あるいは両方を備え、さらに前記ハンドル
   が所定角度回転される毎に前記ハンドル操作状態検出手
   段から出力されたハンドル回転角度と回転速度対応のそ
   れぞれの信号と前記操舵輪舵角度検出手段から出力され
   た操舵輪舵角度対応の信号、及び前記車速検出手段から
   出力された車速信号と前記荷役荷重検出手段から出力さ
   れた荷重信号のうちの一方、あるいは両方の信号を入力
   して操舵輪の目標舵角度を演算したうえ、操舵輪の実際
   の舵角度と前記目標舵角度との角度差を演算し、前記電
   磁開閉弁に対して前記角度差をゼロに収束させるための
   補正制御信号を出力する制御手段とを備えた全油圧式パ
   ワーステアリングの角度補正装置。