JPH075364Y2 - 全油圧式パワーステアリングの操舵角度修正装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は全油圧式パワーステアリングの操舵角度修正装
置に関する。

（従来の技術） 例えばフォークリフトなどに用いられる全油圧式のパワ
ーステアリングでは、油圧の漏れによりハンドルの位置
と車輪の舵角位置の相対関係が次第にずれてくることが
ある。

そこで、このような操舵角と実舵角との偏差を修正する
ために、ハンドル操作と関係なく強制的にステアリング
シリンダに圧油を送り込み、ハンドルと車輪の位置関係
を一致させるようにした装置がある。

（考案が解決しようとする問題点） しかしこの場合、ハンドルを止めているときや、ごく緩
やかに回転させているときに、このような修正動作を行
うと、ハンドル操作しないにもかかわらず車輪の操舵角
が変化するなど、操舵フィーリングが悪化する。

本考案はこのような問題を解決することを目的とするも
ので、運転者にできるだけ修正動作が感じられないよう
にして、操舵フィーリングの悪化を回避するものであ
る。

（問題点を解決するための手段） そこで本考案は、ハンドルに連動して切換作動するPS制
御弁と、このPS制御弁の切換に伴い油圧源から選択的に
供給される圧油に応動して車輪を転向させるステアリン
グシリンダとを備えた全油圧式パワーステアリングにお
いて、ハンドルの操舵角を検出する手段と、ステアリン
グシリンダの実舵角を検出する手段と、ハンドルの回転
速度を検出する手段と、前記操舵角と実舵角との偏差を
検出する手段と、前記PS制御弁からステアリングシリン
ダに供給される圧油を選択的に低圧側に逃がす電磁制御
弁と、ハンドル回転速度が設定値以上のときに前記偏差
が解消されるまで電磁制御弁を切換作動させる舵角偏差
修正手段とを備える。

（作用） したがって、操舵中に次第に操舵角と実舵角との間に偏
差が生じた場合、ハンドルを切換動作している間で、し
かもそのハンドル回転速度が所定値以上のときに電磁制
御弁を切換作動して圧油の一部を逃がすことにより、操
舵角と実舵角とを一致させる。このため、舵角修正が行
われても、運転者の操舵フィーリングが悪化せず、違和
感のない修正作動が可能となる。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

まず第１図において、１はハンドル、２はハンドル１の
回転によりこれと連動して切換動作するPS制御弁、３は
同じくハンドル１の回転に対応して圧油を計量するメー
タリングポンプ、４は計量された圧油の供給を受けて作
動するステアリングシリンダである。ステアリングシリ
ンダ４のピストンロッド５は図示しない車輪にリンクを
介して連係し、ステアリングシリンダ４の左右の油室に
ハンドル操作に対応して選択的に送り込まれる圧油によ
り車輪の向きを切換える。

動力源６によって駆動される油圧ポンプ７の吐出油は、
前記制御弁２、メータリングポンプ３から前記ステアリ
ングシリンダ４に送り込まれ、その戻り油がタンク９に
還流される。

ステアリングシリンダ４の左右の油室4A、4Bに制御弁２
から圧油を送り込む通路10A、10Bの途中には電磁制御弁
11が設けられ、ハンドル１の操舵角と車輪の実舵角との
間にずれが生じたときに後述するようにして、コントロ
ーラ20からの信号により励磁されて圧油を逃がす。

ハンドル１の回転により制御弁２が切換わり、油圧ポン
プ７からの圧油がメータリングポンプ３により計量され
つつステアリングシリンダ４に供給され、これによって
ピストンロッド５が中立位置から変位し、図示しない車
輪の向きを変える。

ハンドル１を元に戻すと、制御弁２は逆方向に切換わ
り、今度はステアリングシリンダ４の反対側に圧油が供
給されて、ピストンロッド５は車輪を元に戻すよう中立
位置に向けて変位する。

ステアリングシリンダ４にはメータリングポンプ３によ
って計量された油量が供給されるが、ポンプには微少な
漏れがあるため、ハンドル１の往きと戻りとで流量が変
動すると、車輪を直進状態に戻したときに、ハンドル１
の中立位置との対応関係がずれてくる。

このようなずれを修正するために、操舵角に対応するハ
ンドル１の回転位置を検出するセンサ21と、実舵角に対
応するステアリングシリンダ４のストローク位置を検出
する手段22が設けられ、これらの検出信号がコントロー
ラ20に入力されるようになっている。

コントローラ20は具体的には第２図のように構成されて
いる。

まずハンドル１の回転速度を検出するために、ハンドル
位置センサ21の回転位置出力が増幅器23により増幅さ
れ、これが微分回路24で微分されてハンドル回転速度に
比例した速度信号に変換される（第４図参照）。

微分出力は０（Ｖ）を基準として正負電圧となるが、車
両のバッテリのように正電源で使用する場合は、負電圧
側の増幅ができず、このため、基準電圧加算回路25によ
り所定の基準電圧を加算する。

なお、この回路は具体的には第５図のように、コンデン
サＣと抵抗Ｒとで微分回路を構成し、オペアンプICで信
号を増幅するが、抵抗Ｒを通して所定の基準電圧を印加
するようになっている。

次に前記ハンドル位置センサ21の出力はハンドル回転方
向により位置に比例して増加または減少する。

したがって微分回路24の出力は、第３図にも示すよう
に、ハンドル位置センサ21の出力が増大するときは、基
準電圧よりも正側の出力電圧となり、反対にハンドル位
置センサ21の出力が減少するときは、基準電圧よりも負
側（ただし絶対値では正側）の出力電圧となる。この微
分回路24の出力を設定値と比較して回転速度を判別する
ための比較器26と27を設ける。２つの比較器26、27を設
けたのは、ハンドル１の回転方向が異なる場合でもそれ
ぞれの回転速度を判別できるようにするためで、それぞ
れ設定器28、29からの比較設定値が入力する。そして比
較器26、27はハンドル回転速度が設定値よりも高いとき
にハイレベルの信号をアンド回路30に出力する。

他方、ハンドル１の操舵角とステアリングシリンダ４の
実舵角との偏差を検出するために、ストローク位置検出
手段22が設けられる。ストローク位置検出手段22はステ
アリングシリンダ４のストロークに比例した電圧値に変
換する。そして差動増幅器などからなる偏差検出回路32
により、前記ハンドル位置センサ21の増幅出力と、この
ストローク位置検出手段22の変換増幅出力との偏差値を
求める。

操舵角と実舵角とのずれに相当するこの偏差信号は比較
器33と34によって、それぞれ設定器35、36からの偏差設
定値と比較され、偏差信号が設定値よりも大きい間は、
ハイレベルの信号が前記アンド回路30に出力される。な
お、２つの比較器33、34を設けたのは、前記と同じ理由
により、ハンドル１の回転方向に対応して、それぞれの
場合で操舵角と実舵角との偏差を演算するためである。

アンド回路30はハンドル１の回転速度が設定値以上のと
きに、操舵角と実舵角との偏差が設定値よりも大きくな
ると、電磁弁駆動回路36に修正信号を出力し、これに基
づいて駆動回路36から電磁制御弁11に励磁電流が出力さ
れ、電磁制御弁11が制御される。

電磁制御弁11が切換動作することにより、ステアリング
シリンダ４に供給される圧油が途中から低圧側に還流さ
れるため、ハンドル１を回転させているにもかかわら
ず、ステアリングシリンダ４はその位置で作動を停止す
る。したがってこの間に、実際の車輪の切れ角よりも遅
れていたハンドル１の回転位置が、ステアリングシリン
ダ４の作動停止に伴い次第に追い付いていく。そして、
操舵角と実舵角との偏差が設定値以内に回復すると、偏
差信号を設定値と比較する比較器33、34の出力がローレ
ベルに切換わるため、アンド回路30が修正信号の出力を
消失し、電磁弁11は励磁を断たれて閉弁する。これによ
りステアリングシリンダ４は作動を再開し、ハンドル１
の回転に対応して車輪の向きを変えていく。

このようにして操舵角と実舵角との偏差が大きくなる
と、これを解消するように修正動作が行なわれるのであ
るが、これはあくまでもハンドル１の回転速度が設定値
以上、つまりハンドル１を比較的素早く操作していると
きに限られるのであり、ハンドル速度が設定値よりも遅
いときは、仮に偏差が許容値を越えたとしても、比較器
26、27からアンド回路30にハイレベルの信号が出力され
ないために、修正動作は行なわれない。

ハンドル操作速度が遅いときにステアリングシリンダ４
の修正動作を行うと、ハンドル操作に対しての車輪の転
向角の変化率が大きくなり過ぎ、操舵フィーリングに違
和感を生じる。

これに対してハンドル操作速度の速いときは、総計操舵
角も大きく、修正動作によりハンドル操舵角に対して実
舵角が多少変化しても、これによるずれの変化率として
は微々たるもので、操舵フィーリングに及ぼす影響は殆
どない。

なお、第２図の回路では、このような修正動作の機能に
加えて、各センサ等が適正に動作しているがどうかを監
視する機能を持たしている。

まず、40は車輪位置のモニター回路で、ストローク位置
検出手段22の出力に基づいて、実際の車輪転向角を表
す。このモニター表示部は例えば運転席などに設置す
る。

41と42はハンドル位置センサ21とストローク位置検出手
段22の断線状態を、各出力が全く変化しない、または出
力が通常範囲から大きく外れた場合等から検出する回
路、また43は電磁制御弁11の断線を同じく検出する回路
で、これらが断線を検出すると異常表示回路44が対応す
る異常信号を表示出力する。

また45はアンド回路30の出力がないにもかかわらず、電
磁弁駆動回路36に電流が流れているときなどの異常を検
出する回路で、異常検出時には前記異常表示回路44に表
示すると共に電磁弁駆動電流遮断回路46に出力して、電
磁制御弁11を閉動作させる。

さらに、ステアリングシリンダ４の作動異常、つまり舵
角修正動作時を除いて、ハンドル１を回転させているに
もかかわらず、ステアリングシリンダ４が動かないよう
な異常状態を検出するために、31を介してのストローク
位置検出手段22の出力を微分回路47により微分してシリ
ンダ速度を求める。31の出力は操舵方向によって変化す
るため、前記と同様に基準電圧加算回路48により所定の
電圧を加算し、これを比較器49、50により、設定器51、
52からのシリンダ速度の設定値と比較して、シリンダ速
度が設定値以下のときにハイレベルの信号をシリンダ作
動異常検出回路53に出力する。同時にこのシリンダ作動
異常検出回路53には前記比較器26、27からのハンドル回
転速度が所定値以上を示す信号と、ステアリングシリン
ダ４の実舵角の偏差を表す比較器33、34からの信号の反
転器54を介しての出力が入力し、これら入力が全てハイ
レベルのとき、つまり、ハンドル回転速度が所定以上に
速く、かつ舵角の偏差が所定以下に少ないとき（舵角修
正を行わないとき）に、シリンダストローク速度が所定
値よりも遅い場合を、ステアリングシリンダ４の作動異
常として判別し、異常表示回路44に表示すると共に、電
磁弁駆動電流遮断回路46に出力して電磁制御弁11を閉動
作させる。なお、電磁制御弁11を閉動作させるのは、舵
角修正を指示されないのに何等かの原因で電磁制御弁11
が開動作していた場合など、これを閉じることによりス
テアリングシリンダ４の作動を正常に戻すためである。

なお、これまでの説明では偏差に応じてステアリングシ
リンダに圧油を減圧側へと還流させてハンドルと車輪の
位置制御を行うようにしているが、この代わりに油圧ポ
ンプからの圧油を実線で示す回路から電磁制御弁を経
て、ステアリングシリンダに圧油を供給してハンドルと
車輪の位置制御を行うようにしても同様の機能を得るこ
とができる。

（考案の効果） 以上のように本考案は、全油圧式パワーステアリングに
おいて、ハンドルの操舵角を検出する手段と、ステアリ
ングシリンダの実舵角を検出する手段と、ハンドルの回
転速度を検出する手段と、前記操舵角と実舵角との偏差
を検出する手段と、前記PS制御弁からステアリングシリ
ンダに供給される圧油を選択的に低圧側に逃がす電磁制
御弁と、ハンドル回転速度が設定値以上のときに前記偏
差が解消されるまで電磁制御弁を切換作動させる舵角偏
差修正手段とを備えたので、操舵中に次第に操舵角と実
舵角との間に偏差が生じた場合、ハンドル回転速度が所
定値以上のときに限ってのみ舵角修正動作を行うことが
でき、したがって運転者の操舵フィーリングを悪化させ
ることなく、違和感のない修正作動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す回路構成図、第２図はコ
ントローラのブロック図、第３図はハンドル位置センサ
の出力特性と、その微分出力の関係を示す説明図、第４
図はハンドル回転速度と微分回路の出力の関係を表す説
明図、第５図は微分回路の具体的な回路構成図である。 １…ハンドル、２…PS制御弁、４…ステアリングシリン
ダ、７…油圧ポンプ、11…電磁制御弁、20…コントロー
ラ、21…ハンドル位置センサ、22…シリンダストローク
位置検出手段、24,47…微分回路、25,48…基準電圧加算
回路、26,27,33,34…比較器、30…アンド回路、36…電
磁弁駆動回路。

フロントページの続き (72)考案者 天野 教正 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社相模工場内 (72)考案者 蔵本 浩之 神奈川県相模原市麻溝台1805番地１ カヤ バ工業株式会社相模工場内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハンドルに連動して切換作動するPS制御弁
   と、このPS制御弁の切換に伴い油圧源から選択的に供給
   される圧油に応動して車輪を転向させるステアリングシ
   リンダとを備えた全油圧式パワーステアリングにおい
   て、ハンドルの操舵角を検出する手段と、ステアリング
   シリンダの実舵角を検出する手段と、ハンドルの回転速
   度を検出する手段と、前記操舵角と実舵角との偏差を検
   出する手段と、前記PS制御弁からステアリングシリンダ
   に供給される圧油を選択的に低圧側に逃がす電磁制御弁
   と、ハンドル回転速度が設定値以上のときに前記偏差が
   解消されるまで電磁制御弁を切換作動させる舵角偏差修
   正手段とを備えたことを特徴とする全油圧式パワーステ
   アリングの操舵角度修正装置。