JPH0423105Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えばリーチ式フオークリフトに搭
載する電気式パワーステアリングの制御装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来、電気式パワーステアリングの制御はステ
アリングホイールを回転操作したとき、その操作
力により生じたトルクを検出し、該検出トルクに
対応してサーボモータ等からステアリングアシス
ト力を出力させ、ステアリング操作を円滑に行わ
せていた。上記トルク検出装置及びステアリング
駆動機構を備えた電気式パワーステアリング装置
が例えば出願番号昭59−194802号の実用新案登録
願（実開昭61−107682号参照）に開示されてい
る。

（考案が解決しようとする問題点） 上記従来の電気式パワーステアリング装置によ
れば、前記サーボモータの電機子のイナーシヤを
Ｊ、回転角速度をＷとすると、運動エネルギーは
１／２・JW²となるため、ステアリングホイール
を、ほぼ、目いつぱい回転させた場合、サーボモ
ータから出力される大きなステアリングアシスト
力によつて、電気式パワーステアリングのギヤボ
ツクスがストツパに衝突し、出力シヤフトがロツ
クされた瞬間に大きな衝撃トルクが生じた。その
ため、出力シヤフトを含めた出力駆動系の設計強
度を高くしなければならないという問題と、前記
出力シヤフトがロツクされた瞬間にステアリング
ホイールも回わらなくなるため、前記衝撃トルク
によつてオペレータの手に大きなシヨツクを感
じ、運転フイーリングを悪化させるという問題が
あつた。

そこで本考案においては、上記問題を解決する
ため、ステアリングホイールを回転限度近くまで
回転させて、かつステアリングホイールを回転端
方向へまわそうとしている場合、ステアリングア
シスト力を弱める制御回路を設けて前記出力シヤ
フトがロツクされた瞬間の衝撃トルクを弱くする
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、電気式パ
ワーステアリングの制御装置を、ステアリングホ
イールに操作トルクが加えられたとき該操作トル
クの大きさと方向に対応したトルク信号を出力す
るトルク検出器と、前記ステアリングホイールが
左もしくは右回転限度近くまで回転したことを検
出しても左もしくは右回転端近接信号を出力する
回転端近接検出器と、該回転端近接検出器からの
前記左もしくは右回転端近接信号を入力し、かつ
ステアリングホイールを回転端方向へまわそうと
しているとき前記トルクを検出器から出力された
トルク信号対応のステアリングアシスト力の大き
さを予め定められた比率で低下させる制御回路
と、で構成したことである。

（作用） 従つて、ステアリングホイールを左もしくは右
回転限度近くまで回転させたとき、回転端近接検
出器から左もしくは右回転端近接信号が出力さ
れ、かつステアリングホイールを回転端方向へま
わそうとしていると、前記制御回路は前記トルク
検出器から出力されたトルク信号対応のステアリ
ングアシスト力を予め定められた比率で低下さ
せ、電気式パワーステアリングの出力シヤフトが
回転限度まで回転してストツパに当つたときの衝
撃トルクを減少させる作用をする。

（実施例） 次に、本考案の一実施例を図面に従つて説明す
る。

第１図はバツテリー式リーチフオークリフトに
おける電気式パワーステアリング装置の全体を示
しており、図中１はステアリングホイール２が固
着された第一軸、３は第一軸１とバネ継手４を介
して連結された第二軸であり、該第二軸３はチエ
ーン伝動機構５、伝動軸６、歯車列７を介してド
ライブユニツト８と連結されている。なお、ドラ
イブユニツト８における操向駆動輪９はドライブ
モータ１０によつてギヤーボツクス１１内の歯車
伝動装置（図示しない）を介して回転駆動され
る。１２はステアリング用のサーボモータであ
り、コントローラ１４からの指示により減速歯車
機構１３を介して前記第二軸３を回転駆動する。

なお、前記バネ継手４はヘリカルカツプリング
と呼称され、２軸間における所定の相対角変位を
許容するように構成されている。すなわち、バネ
継手４は第２図に示すように、円筒材の軸方向の
中間部に螺旋状の切り込みを入れることによつて
該円筒材をバネ部４ａとハブ部４ｂとに別けた一
体構造のものであり、バネ部４ａのねじれによつ
て第一軸と第第二軸３との相対角変位を許容する
ようになつている。

つぎに、上記の如く構成されたパワーステアリ
ング装置に組付けられるトルク検出装置を第２図
に基いて説明する。図示のように、第一軸１の下
部側に固着された大歯車１５には、該第一軸１と
平行な支持軸１６に形成（又は固着）された小歯
車１７が噛合されており、該支持軸１６はギヤー
ボツクス１８に回転可能に支持されている。ま
た、第二軸３の上部側に固着された大歯車１９に
は、前記ギヤーボツクス１８に回転可能に支持さ
れた支持軸２０の上部側に形成（又は固着）され
た小歯車２１が噛合されており、該支持軸２０の
中心には上側を大径とする段付きの縦孔２２が貫
設されている。

しかして、上記の両支持軸１６，２０は同一線
上に整合するよう配置されるとともに、回転運動
を直線運動に変換するための運動方向変換機構を
介して連結されており、該運動方向変換機構は本
実施例では円筒カム装置から構成されている。す
なわち、斜状のカム溝２３を有した円筒カム２４
は、前記第一軸１側の支持軸１６の下部外周に遊
嵌されるとともに、そのカム溝２３に支持軸１６
に設けたローラ２５が嵌合されている。そして、
円筒カム２４の下部側には上側を大径とする段付
きのカム軸２６が形成されており、該カム軸２６
は前記第二軸３側の支持軸２０の縦孔２２内にキ
ー２７を介して上下動可能に嵌入され、かつ、支
持軸２０と共に一体回転するようになつている。
また、ギヤーボツクス１８にはカム軸２６の直線
変位を検出する検出器としてのポテンシヨメータ
２８は取付けられており、その検出子２８ａがカ
ム軸２６の下端に接触するように支持軸２０の縦
孔２２内に挿入されている。

なお、２９は第二軸３側の大歯車１９上に立設
されたストツパボルトであり、第一軸１側の大歯
車１に形成された長孔３０と係合し、前記バネ継
手４の最大ねじれ角を、たとえば5°に規制してい
る。

本実施例は上述のように構成したものであり、
以下その作用を説明する。

ステアリングホイール２により第一軸１が、右
又は左に回転されると、所定の範囲についてはス
テアリングホイール２に加えられた操作力に応じ
てバネ継手４のバネ部４ａがねじれることによつ
て第一軸１と第二軸３とに相対角変位（たとえば
5°）が生ずる。そして、この相対角変位の範囲内
において、第一軸１の大歯車１５、小歯車１７を
介して支持軸１６が回転されるとともに、該支持
軸１６のローラ２５が円筒カム２４を下向き又は
上向きに押動させるため、該円筒カム２４のカム
軸２６は第二軸３側の支持軸２０の縦孔２２内を
下動又は上動するが、この場合、第一軸１側の大
歯車１５と小歯車１７の歯数比と、第二軸３側の
大歯車１９と小歯車２１の歯数比とを、たとえば
等しく設定してあれば、第一軸１側の支持軸１６
と、第二軸３側の支持軸２０との間にはその歯数
比倍の回転変位が生ずることとなる。

すなわち、カム軸２６の直線変位は増幅された
ものとなるのであり、該直線変位はポテンシヨメ
ータ２８によつて検出されるとともに、その変位
量及び方向の検出信号がコントローラ１４に入力
される。従つて、コントローラ１４からの指示に
よつてサーボモータ１２が駆動され、減速歯車機
構１３を経て第二軸３が回転される結果、チエー
ン伝動機構５、伝動軸６、歯車列７を介してドラ
イブユニツト８、つまり操向駆動輪９が右又は左
に操向される。

なお、ステアリングホイール２の操作力が解除
されたときは、バネ継手４におけるバネ部４ａの
ねじれが復帰されることに伴い円筒カム２４が歯
車側からの回転力を受けて原位置、すなわち中立
位置へ復帰される。上記構成のもとでコントロー
ラ１４は前記のようにポテンシヨメータ２８から
出力されるカム軸２６の直線変位に対応したトル
ク信号を入力してサーボモータ１２に駆動電源を
供給し、サーボモータ１２を回転させることによ
つてステアリングホイール２を操作するときのス
テアリングアシスト力を供給する。

次に、第３図はリーチフオークリフトのフレー
ム３１に、前記ギヤーボツクス１１の回転範囲を
規制させるためのストツパ３２を取付け、さら
に、ストツパ３２の両端部にはそれぞれ、ギヤー
ボツクス１１の端面がストツパ３２に当接する直
前に作動するリミツトスイツチLS１及びLS２を
取付けた状態を示したものである。上記構成によ
り前記ステアリングホイール２を左もしくは右回
転限度近くまで回転させたとき、ギヤーボツクス
１１が操向駆動輪９の中心点Ｏを回転中心として
回転し、その端面がストツパ３２に当接する直前
にリミツトスイツチLS１もしくはLS２を作動さ
せ、リミツトスイツチLS１から論理信号「１」
の右回転端近接信号を出力させ、リミツトスイツ
チLS２から論理信号「１」の左回転端近接信号
を出力させる。

第４図は前記コントローラ１４に内蔵された電
気制御回路のうちの特に本考案の要旨に関連する
部分の回路を示したものである。また、第５図は
前記ポテンシヨメータ２８の出力電圧esのトルク
対応特性を示したもので、横軸にトルクＴ（Kg・
ｍ）、縦軸に出力電圧esを示したものである。前
記のようにポテンシヨメータ２８はカム軸２６の
直線変位を検出して変位に対応した出力電圧esを
出力する。そのため、ステアリングホイール２が
中立状態のとき、すなわち前記直線変位が０のと
きは、トルクＴ及び出力電圧esが共に０で、この
点を中立点MPと定める。従つて、ステアリング
ホイール２を左もしくは右方向に回転させること
によつて、ポテンシヨメータ２８の変位量が増加
し、トルクＴも増加する。その結果、出力電圧es
の絶対値も直線的に増加する。なお、第５図に示
すように、中立点MPを中心として操向駆動輪９
を右方向に回転させようとしたときのポテンシヨ
メータ２８の出力電圧esの極性を正、操向駆動輪
９を左方向に回転させようとしたときのポテンシ
ヨメータ２８の出力電圧esの極性を負と定める。

第４図に示すように、ポテンシヨメータ２８の
出力電圧esはコンパレータＣ１の非反転入力端子
に印加され、コンパレータＣ１は出力電圧esが正
極のときは論理信号「１」を、出力電圧esが負極
もしくは０のときは論理信号「０」を出力する。
また、リミツトスイツチLS１は２入力アンドゲ
ートＣ２の一方の入力端に右回転端近接信号を印
加し、リミツトスイツチLS２は２入力アンドゲ
ートＣ４の一方の入力端に左回転端近接信号S2
を印加する。２入力アンドゲートＣ２のもう一方
の入力端には、前記コンパレータＣ１の出力論理
信号が印加され、２入力アンドゲートＣ４のもう
一方の入力端には、前記コンパレータＣ１の出力
論理信号を反転させるノツトゲートＣ３の出力信
号が印加される。

上記回路構成により、２入力アンドゲートＣ２
は、リミツトスイツチLS１が右回転端近接信号
を出力するとともに、コンパレータＣ１が論理信
号「１」を出力したとき、すなわち、操向駆動輪
９を回転方向にほぼ目いつぱい回転させ、かつ、
さらに操向駆動輪９を右へ回転させようとしたと
き、論理信号「１」を出力する。また、２入力ア
ンドゲートＣ４はリミツトスイツチLS２が左回
転端近接信号を出力するとともに、コンパレータ
Ｃ１が論理信号「０」を出力したとき、すなわ
ち、操向駆動輪９を左回転方向にほぼ目いつぱい
回転させ、かつ、さらに操向駆動輪９を左へ回転
させようとしたとき、論理信号「１」を出力す
る。

２入力アンドゲートＣ２もしくはＣ４が論理信
号「１」を出力すると、２入力アンドゲートＣ
２，Ｃ４の出力側に接続された２入力オアゲート
Ｃ５は論理信号「１」を出力する。その結果、２
入力オアゲートＣ５に接続されたアナログスイツ
チＣ６をONさせる。

ポテンシヨメータ２８の出力電圧esは、前記の
ようにコンパレータＣ１の非反転入力端子に印加
されるとともに、入力抵抗Riを介してオペアン
プＣ７の反転入力端子にも印加されオペアンプＣ
７で増幅される。オペアンプＣ７のフイードバツ
ク抵抗としてRf１とRf２が並列に接続されてい
るが、フイードバツク抵抗Rf２は前記アナログ
スイツチＣ６を介して接続されるため、フイード
バツク抵抗は、アナログスイツチＣ６がOFFの
ときはRf１となり、アナログスイツチＣ６がON
のときは Rf1・Rf2／Rf1＋Rf2 となる。また、オペアンプＣ７の増幅度はフイー
ドバツク抵抗／入力抵抗で決まるため、前記アナ
ログスイツチＣ６がOFFのときは増幅度が大き
く、一方、アナログスイツチＣ６がONのときは
増幅度が小さくなる。

以上のことから、操向駆動輪９を右回転方向
に、もしくは左回転方向に、ほぼ目いつぱい切
り、さらに操向駆動輪９を回転端方向へまわそう
としてステアリングホイール２を操作したときに
アナログスイツチＣ６をONさせてオペアンプＣ
７の増幅度を下げ、オペアンプＣ７から図示して
いないサーボモータ駆動回路に出力する駆動信号
の電圧レベルを下げる。その結果、サーボモータ
駆動回路からサーボモータ１２に出力される駆動
電力が小さくなり、サーボモータ１２から出力さ
れるステアリングアシストトルクが小さくなつ
て、ギヤーボツクス１１がストツパ３２に衝突す
る際のシヨツクを小さくするとともに、オペレー
タの操舵フイーリングの悪化を防止する。

なお、前記オペアンプＣ７の増幅度を下げる度
合は前記フイードバツク抵抗Rf２の抵抗値を変
えることによつて決定される。

ステアリングホイール２を、ほぼ目いつぱい回
転させ、かつ、さらに操向駆動輪９を回転端方向
へまわそうとしてステアリングホイール２を操作
したときにステアリングアシスト力を減少させる
ためのコントローラゲイン低下方法は上記実施例
に限ることなく、本考案の趣旨を越えない範囲で
種々実現できる。前記リミツトスイツチLS１，
LS２の替わりに近接センサなどの無接触式スイ
ツチに替えても同様の効果を得ることができる。

（考案の効果） 以上のように本考案によれば、ステアリングホ
イールを回転限度近くまで回転させ、かつ、さら
に操向駆動輪を回転端方向へまわそうとしてステ
アリングホイールを操作した場合、ステアリング
アシスト力を減少させ電気式パワーステアリング
の出力機構がストツパに当つてロツクされる直前
にパワーステアリングのアシスト力を弱め、回転
スピードをダウンすることにより衝撃トルクを減
少させ、出力シヤフトを含めた出力駆動系の安全
性を確保させるとともに、オペレータの運転フイ
ーリングを向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のバツテリ式リーチ
フオークリフトの電気式パワーステアリング装置
を示す説明図、第２図はその電気式パワーステア
リング装置のうちのトルク検出装置を示す縦断面
図、第３図はステアリングストツパとリミツトス
イツチの配置実施例説明図、第４図は電気式パワ
ーステアリング制御装置の部分電気回路図、第５
図はポテンシヨメータの出力特性図である。 ２……ステアリングホイール、９……操向駆動
輪、１１……ギヤーボツクス、１２……サーボモ
ータ、１４……コントローラ、２８……ポテンシ
ヨメータ、３２……ストツパ、LS１，LS２……
リミツトスイツチ、Ｃ１……コンパレータ、Ｃ
２，Ｃ４……２入力アンドゲート、Ｃ３……ノツ
トゲート、Ｃ５……オアゲート、Ｃ６……アナロ
グスイツチ、Ｃ７……オペアンプ、Ri……入力
抵抗、Rf１，Rf２……フイードバツク抵抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ステアリングホイールに操作トルクが加えられ
   たとき該操作トルクの大きさと方向に対応したト
   ルク信号を出力するトルク検出器と、前記ステア
   リングホイールが左もしくは右回転限度近くまで
   回転したことを検出して左もしくは右回転端近接
   信号を出力する回転端近接検出器と、該回転端近
   接検出器からの前記左もしくは右回転端近接信号
   を入力し、さらに前記トルク検出器から出力され
   たトルク信号の極性が、回転端方向へのモータ駆
   動に対応したときステアリングアシスト力の大き
   さを予め定められた比率で低下させる制御回路
   と、を備えた電気式パワーステアリングの制御装
   置。