JPH0667735B2 - パワ−ステアリングモ−タの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はパワーステアリングモータの制御装置に関す
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では操作ハンドルの操
作トルクThを公知の方法で電気的に検出し、このトルク
検出電圧値Esに基づいてコントローラを介してパワース
テアリングモータを駆動制御している。実際の電気式パ
ワーステアリングではセンサ機構中の摩擦や弾性部材の
ヒステリシス等の発生は避けられないものであり、この
避けられない現実の特性に基づく検出電圧Esを用いてパ
ワーステアリングモータを駆動制御すると、ハンドル操
作力を一度加えてからその操作力を取り去っても検出電
圧Esはゼロにはならない。すなわち、第６図に示すよう
に残留出力電圧Esh又は−Eshが生じる。

そして、この残留出力電圧±Eshに基づいてコントロー
ラは無用な動作をしてパワーステアリングモータに電圧
を印加させることになる。この時、残留出力電圧±Esh
が小さい場合にはパワーステアリングモータは回転しな
いが、同モータには微小のモータ電流が流れ、無駄な電
力を消費するとともに、無用に動作しているコントロー
ラとともに加熱される。又、残留出力電圧が充分に大き
いとパワーステアリングモータが回転駆動する虞があ
る。

このため、従来はEs−Th特性に対する前記コントローラ
への入出力特性（検出電圧Esに対するパワーステアリン
グモータへの印加電圧Et）に第７図に示すように不感帯
Ｒを設け、検出電圧Esが小さい場合にはパワーステアリ
ングモータの印加電圧Etをゼロにするようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、第７図に示すように不感帯Ｒを越える残留出
力電圧がes1のときのコントローラ出力電圧（モータ印
加電圧）がet1だとした場合に、これがタイヤの復元力
と丁度均衡する大きさのときにはこの復元力とバランス
するだけのトルクをパワーステアリングモータが出し続
けることになる。すなわち、コントローラから電流が流
れ続けることになり、電流を無駄にするばかりか、コン
トローラを過熱させる問題がある。このことは走行中に
発生した場合には走行中は常に状態が変化して一瞬のう
ちに解除されるが、特に停車中に運転者が運転席から離
れた場合にはこの状態が継続することになり、コントロ
ーラの破壊等が生じたり、場合によってはハンドルが勝
手に回ってしまう虞があり、大変危険である。

この発明の目的は前記問題点を解消して、電力の無駄な
消費やパワーステアリングモータ及びコントローラの過
熱を防止することができる電気式パワーステアリングの
制御装置を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明の電気式パワーステアリングの制御装置はハン
ドルの操作トルクを検出するトルク検出手段と、車両が
走行しているかどうかを検出する走行検出手段と、前記
走行検出手段の検出に基づいて判断し、停止のときにタ
イム動作を開始して所定時間毎にタイムアップ信号を出
力するタイマと、タイムアップ信号に基づいて所定時間
だけ通常時の不感帯の幅よりもその幅を広げる設定値を
出力する設定手段とが設けられている。又、さらにその
ハンドル操作トルクに対するパワーステアリングモータ
の駆動を決定するとともに、その操作トルクに対するモ
ータ駆動の不感帯の幅を前記設定手段の設定値によって
所定時間毎に所定時間だけ変更する駆動制御手段と、前
記駆動制御手段が決定した駆動に基づいてパワーステア
リングモータを駆動させる駆動手段とが設けられてい
る。

（作用） 走行検出手段は車両が走行しているかどうかを検出し、
タイマは走行検出手段の検出に基づいて停止のときにタ
イム動作を開始して所定時間毎にタイムアップ信号を出
力する。設定手段はタイムアップ信号が入力されると、
通常時の不感帯の幅よりもその幅を広げる設定値を所定
時間だけ出力する。駆動制御手段はハンドル操作トルク
に対するパワーステアリングモータの駆動を決定すると
ともに、その操作トルクに対するモータ駆動の不感帯の
幅を前記設定手段の設定値によって所定時間毎に所定時
間だけ変更する。そして、駆動手段は駆動制御手段が決
定した駆動に基づいてパワーステアリングモータを駆動
させる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第４図
に従って説明する。

第２図は駆動制御手段としての駆動制御回路を示し、三
角波発生回路１は第４図（ａ）に示す波形の三角波S1を
次段のレベルシフト回路２に出力する。レベルシフト回
路２はオペアンプ３及び抵抗4,5とから構成されてい
る。そして、オペアンプ３はその−入力端子に前記三角
波S1が、＋入力端子に後記する基準信号S2が入力され、
第４図（ｂ）に示すように三角波S1をレベルシフトさ
せ、そのレベルシフトされた三角波S3を後記する反転回
路６及びコンパレータ15に出力するようになっている。
このレベルシフトは前記基準信号S2の電圧値によって決
定され、その電圧値が大きいとそのシフト量は大きくな
り、反対に小さいとそのシフト量は小さくなる。

反転回路６はオペアンプ７及び抵抗8,9,10とからなり、
そのオペアンプの−入力端子に前記三角波S3が入力され
る。オペアンプ７はその三角波S3を第４図（ｃ）に示す
ように反転させ、その反転された三角波S4を後記するコ
ンパレータ16に出力する。従って、三角波S4は前記三角
波S3とは第４図（ｄ）に示すように線対象の波形にな
り、その両三角波S3,S4の間隔が後記する不感帯Ｒを構
成することになる。そして、この不感帯Ｒの間隔は前記
三角波S1のシフト量、すなわち、基準信号S2の電圧値の
変化に相対して変化することが分る。

トルク検出手段としてのトルク検出器11はたとえば、図
示しないフォークリフト等のハンドル操作力（操作トル
クTh）を電気的に検出する検出器であって、操作トルク
Thに比例したトルク検出電圧Esで、かつ、時計方向（右
方向）のハンドル操作における操作トルクに対する同検
出電圧Esを正電圧で、反対に反時計方向（左方向）のハ
ンドル操作における操作トルクに対する同検出電圧Esを
負電圧で出力する。そして、この検出電圧Esはアンプ12
を介してトルク検出信号S5として第１〜第４の各コンパ
レータ13〜16に出力される。

第１のコンパレータ13はその＋入力端子に前記トルク検
出信号S5が入力され、−入力端子がアースされていて、
同検出信号S5が正電圧の場合（時計方向のハンドル操
作）にプラス電位（以下、Ｈレベルという）の制御信号
S6を出力し、同検出信号S5が負電圧の場合（反時計方向
のハンドル操作）にゼロ電位（以下Ｌレベルという）の
制御信号S6を出力する。そして、この制御信号S6は後記
する第３図に示すトランジスタドライバ回路17に出力さ
れる。

第２のコンパレータ14は＋入力端子がアースされ、−入
力端子にトルク検出信号S5が入力されるようになってい
て、同検出信号S5が負電圧の場合（反時計方向のハンド
ル操作）にＨレベルの制御信号S7を出力し、同検出信号
S5が正電圧の場合（時計方向のハンドル操作）にＬレベ
ルの制御信号S7を出力する。そして、この制御信号S7は
後記するトランジスタドライバ回路18に出力される。

第３のコンパレータ15は−入力端子に前記レベルシフト
回路２からの三角波S3が入力され、＋入力端子にトルク
検出信号S5が入力されるようになっていて、同検出信号
S5が前記三角波S3より高い電圧値の場合にＨレベルの制
御信号S8を出力し、反対に同検出信号S5が三角波S3より
低い場合にＬレベルの制御信号S8を出力する。そして、
この制御信号S8は後記するトランジスタドライバ回路19
に出力される。

第４のコンパレータ16は＋入力端子に反転回路６からの
三角波S4が入力され、−入力端子にトルク検出信号S5が
入力されるようになっていて、同検出信号S5が前記三角
波S4より低い電圧値の場合にＨレベルの制御信号S9を出
力し、反対に同検出信号S5が三角波S4より高い場合にＬ
レベルの制御信号S9を出力する。そして、この制御信号
S9は後記するトランジスタドライバ回路20に出力され
る。

第３図において、トランジスタドライバ回路17は前記制
御信号S6がＨレベルの時（ハンドル操作が時計方向の
時）には次段の第１のトランジスタ21をオンさせ、反対
にＬレベル時にはオフさせるようになっている。トラン
ジスタドライバ回路18は前記制御信号S7がＨレベルの時
（ハンドル操作が反時計方向の時）には次段の第３のト
ランジスタ23をオンさせ、反対にＬレベル時にはオフさ
せるようになっている。

トランジスタドライバ回路19は前記制御信号S8がＨレベ
ルの時（ハンドル操作が時計方向であって、トルク検出
信号S5が三角波S3より大きい時）には次段の第４のトラ
ンジスタ24をオンさせ、反対にＬレベル時にはオフさせ
る。従って、前記第１のトランジスタ21がオン状態で、
第４のトランジスタ24がオン・オフを繰り返すと、バッ
テリー25からパワーステアリングモータ26に供給される
モータ電流は第１のトランジスタ21、パワーステアリン
グモータ26及び第４のトランジスタ24という回路で流れ
ることによって同モータ26は正回転、すなわち、ハンド
ルに時計方向の力を付与する回転方向に回転する。

なお、前記第４のトランジスタ24のオン・オフを繰り返
す際のデューティはトルク検出信号S5と三角波S3によっ
て決定され、トルク検出信号S5の電圧値が三角波S3より
高いほどデューティは大きくなり、すなわち、第４のト
ランジスタ24のオン時間が長くなる。その結果、パワー
ステアリングモータ26の回転速度はデューティに比例す
ることになる。

トランジスタドライバ回路20は前記制御信号S9がＨレベ
ルの時（ハンドル操作が反時計方向であって、トルク検
出信号S5が三角波S4の電圧値より低い時）には次段の第
２のトランジスタ22をオンさせ、反対にＬレベル時には
オフさせるようになっている。従って、前記第２のトラ
ンジスタ22がオン・オフを繰り返すと、バッテリー25か
らパワーステアリングモータ26に供給されるモータ電流
は第３のトランジスタ23、パワーステアリングモータ26
及び第２のトランジスタ22という回路で流れることによ
って同モータ26は逆回転、すなわち、ハンドルに反時計
方向の力を付与する回転方向に回転する。

なお、前記第２のトランジスタ22のオン・オフを繰り返
す際のデューティは前記と同様にトルク検出信号S5と三
角波S4によって決定され、トルク検出信号S5の電圧値が
三角波S4より低いほどデューティは大きくなり、すなわ
ち、第２のトランジスタ22のオン時間が長くなる。その
結果、パワーステアリングモータ26の回転速度はデュー
ティに比例することになる。

次に前記不感帯Ｒの幅を変更させる基準信号S2を出力
し、その基準信号S2の値をタイムアップ信号により制御
する設定回路とフォークリフトが走行か停止かを検出す
る検出回路を第１図に従って説明する。

第１図において、前進リミットスイッチ31は図示しない
フォークリフトを前進走行、後進走行、停止（停止時に
おいて中立状態）させるために操作される前後進操作レ
バーの操作位置を検出するリミットスイッチであって、
同レバーが前進走行の操作位置にある時のみオンし、バ
ッテリー32にて図示しない前進コンタクタをオンさせる
ためのリレーコイル33を通電させる。後進リミットスイ
ッチ34は前記前後進操作レバーの後進走行の操作位置を
検出するリミットスイッチであって、同レバーが後進走
行の操作位置にある時のみオンし、バッテリー32にて図
示しない後進コンタクタをオンさせるためのリレーコイ
ル35を通電させる。

前記前進又は後進リミットスイッチ31,34がともにオフ
されると、NOR回路45に入力される信号S11,S12がＬレベ
ルとなり、そのNOR回路45からＨレベルの信号S13がタイ
マ46に出力される。タイマ46はＨレベルの信号S13が入
力されているときのみタイムのカウント動作を開始し、
タイムアップする数秒（この実施例では５秒）後にＨレ
ベルの信号S14を出力する。ワンショットマルチバイブ
レータ回路47はＨレベルの信号S14の立上がり時に数10m
sec幅のパルス信号S15を出力し、次段の抵抗40,41,42か
らなる分圧回路に設けられたアナログスイッチ43を数10
msec幅のパルス信号S15に対応する数10msec時間だけオ
ンさせる。またワンショットマルチバイブレータ回路７
の出力S15は、前記の数10msec発生時以外はＬレベルで
あるためアナログスイッチ43はオフされる。一方、前進
又は後進リミットスイッチ31,34がオンされている時、
パルス信号S13がＬレベルとなり、タイマ46が作動せ
ず、パルス信号S14,S15もＬレベルなのでアナログスイ
ッチ43はオフされる。又、タイマ46はこのパルス信号S1
5の立上がり時にリセットされ、再びタイムをカウント
するようになっている。このように、アナログスイッチ
43はフォークリフトが前進若しくは後進走行にあるとき
にはオフし、停止しているときには数秒（この実施例で
は５秒）に一回の割合いで数10msec間だけオン状態とな
る。

分圧回路は前記抵抗40の端子間電圧Vsを基準信号として
前記レベルシフト回路２のオペアンプに出力する回路で
あって、分圧回路に印加されている直流電圧値をＶ、抵
抗40の抵抗値をR1、抵抗41の抵抗値をR2、抵抗42の抵抗
値をR3としたとき、アナログスイッチ43がオフ状態の場
合における端子電圧Vs offは Vs off＝R1・Ｖ（R1＋R2） となる。

反対にアナログスイッチ43がオン状態の場合における端
子電圧Vs onは Vs on＝R1・Ｖ／｛R1＋R2・R3／（R2＋R3）｝ となる。

両式からVs on＞Vs offとなることが分る。すなわ
ち、フォークリフトが前進若しくは後進走行にあるとき
には基準信号S2の値は小さく、停止して、アナログスイ
ッチ43がオンのときには基準信号S2の値は大きくなる。
又、抵抗41の両端に設けたコンデンサ44は端子電圧Vsを
滑らかに上昇させるとともに、滑らかに下降させ、従っ
て、前記不感帯Ｒの幅を徐々に広げるとともに、徐々に
戻らせる。

次に上記のように構成した制御装置の作用について説明
する。

今、走行時においては、前進走行の場合には前進リミッ
トスイッチ31が、後進走行の場合には後進リミットスイ
ッチ34がオンし、このオンに基づいてアナログスイッチ
43はオフ状態にある。この時、基準信号S2の値はVs of
f（＜Vs on）となり、この基準信号S2の値に基づいて
レベルシフト回路２は前記三角波発生回路１の三角波S1
をレベルシフトする。

反対に、フォークリフトが停止している時には、前進及
び後進リミットスイッチ31,34が共にオフし、このオフ
に基づいてアナログスイッチ43はタイマ46及びワンショ
ットマルチバイブレータ47により、数秒（この実施例で
は５秒）に一回の割合いで数10msec間だけオン状態とな
る。このオン状態のとき、基準信号S2の値はVs on（＞
Vs off）となり、この基準信号S2の値に基づいてレベ
ルシフト回路２は前記三角波発生回路１の三角波S1をレ
ベルシフトする。

その結果、このレベルシフト量は基準信号S2の値に比例
することから、走行時には不感帯Ｒの幅は狭く、停止時
には数秒（この実施例では５秒）に一回の割合いで数10
msec間だけ不感帯Ｒの幅は広くなる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、例えば第５図に示すようにトルク検出手段としてパ
ワーステアリングモータ26に駆動される走行駆動機構の
ギヤ50に対して近接センサ51を配置し、その近接センサ
51の検出信号をＦ／Ｖコンバータ52を介してコンパレー
タ53に入力し、このコンパレータ53から出力される信号
を前記実施例の信号S13と置換えてもよい。すなわち、
ギヤ50が回転状態（車両が走行状態）のときにはコンパ
レータ53からＬレベルの信号を出力し、ギヤ50が停止し
ている状態（車両が停止状態）のときにはコンパレータ
53からＨレベルの信号を出力するようにしてもよい。

又、前記実施例ではフォークリフトに応用したが、これ
に限定されず、電気式パワーステアリングを装着した車
両であればなんでもよい。さらに、前記実施例では駆動
制御回路を三角波発生回路１、レベルシフト回路２、反
転回路６等の各種電気回路にて構成したが、これをマイ
クロコンピユータを用い、その制御プログラムにて前記
パワーステアリングモータ26を駆動制御させるようにし
てもよいことは勿論である。

発明の効果 以上詳述したようにこの発明によれば、特に、車両の停
止時において、所定時間毎に所定時間だけ不感帯の幅が
通常時よりも広くされるため、トルク検出手段のヒステ
リシスを解消しつつ、据切り操作の場合を除いて確実に
パワーステアリングモータを停止させ、従来と異なり無
駄な電力消費やモータ及び回路素子の過熱を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した制御装置における設定回
路図、第２図は同じく制御装置における駆動制御回路
図、第３図は同じくモータ駆動回路図、第４図（ａ）は
三角波発生回路の出力波形図、第４図（ｂ）はレベルシ
フト回路出力波形図、第４図（ｃ）は反転回路の出力波
形図、第４図（ｄ）は不感帯を説明するための波形図、
第５図はその他の実施例の検出手段を示す電気回路図、
第６図は操作トルクに対するトルク検出電圧の関係を示
す図、第７図は従来のトルク検出電圧に対するパワース
テアリングモータの印加電圧の関係を示す図である。 １は三角波発生回路、２はレベルシフト回路、３はオペ
アンプ、６は反転回路、11はトルク検出回路、26はパワ
ーステアリングモータ、31は前進リミットスイッチ、34
は後進リミットスイッチ、43はアナログスイッチ、46は
タイマ、47はワンショットマルチバイブレータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルの操作トルクを検出するトルク検
   出手段と、 車両が走行しているかどうかを検出する走行検出手段
   と、 前記走行検出手段の検出に基づいて判断し、停止のとき
   にタイム動作を開始して所定時間毎にタイムアップ信号
   を出力するタイマと、 タイムアップ信号に基づいて所定時間だけ通常時の不感
   帯の幅よりもその幅を広げる設定値を出力する設定手段
   と、 そのハンドル操作トルクに対するパワーステアリングモ
   ータの駆動を決定するとともに、その操作トルクに対す
   るモータ駆動の不感帯の幅を前記設定手段の設定値によ
   って所定時間毎に所定時間だけ変更する駆動制御手段
   と、 前記駆動制御手段が決定した駆動に基づいてパワーステ
   アリングモータを駆動させる駆動手段とからなるパワー
   ステアリングモータの制御装置。
2. 【請求項２】走行検出手段は前後進操作レバーに設けら
   れた前進走行操作を検出する前進リミットスイッチと後
   進走行操作を検出する後進リミットスイッチの２つから
   なり、設定手段はアナログスイッチと同アナログスイッ
   チのオン・オフによって設定値としての分圧比が変る分
   圧回路とからなり、前記２つのリミットスイッチの少な
   くとも１つがオンしたときアナログスイッチがオフし、
   分圧回路の分圧比を変えるようにした特許請求の範囲第
   １項に記載のパワーステアリングモータの制御装置。