JPS6280156A - パワ−ステアリングモ−タの制御装置 - 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】 発明の目的 （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ＥＳに基づいてパワーステアリングモータを
駆動制御している。ところが、操作トルクＨｈに対する
トルク検出電圧Ｅｓ（以下、Ｅｓ−Ｔｈ特性という°）
が第５図に示すようになるのが理想的であるが、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耗や弾
性部材のヒステリシス等により第６図に示す特性になっ
てしまうのが現実でこれは避けられないものであった。

そして、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、この残留比ツノ電圧±Ｅｓｈに基づいてコン［
・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。

そこで、この問題を避けるために従来ではＥｓ−７ｈ特
性に対する前記コントローラの入出力持性（検出電圧Ｅ
ｓ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、この不感帯Ｒの幅は固定なので予めその幅を
決定する際、何を基準にして決定するか問題があった。

すなわち、不感帯Ｒの幅が狭すぎると効果がなく、反対
に広すぎると不感帯８以上の検出電圧ＥＳをセンサが出
力するだけのハンドル操作力Ｔｈを加えるまでパワース
テアリングがきかないことになる。

又、例えば停車中及び据りの操作の場合には微小なハン
ドル操作はしないとともに、ハンドル操作後にオペレー
タはハンドルを離すことが多い。

従って、不感帯Ｒの幅が広い方がよい。一方、走行中の
場合には直線走行中等は微小なハンドル操作がよく行な
われるとともに、オペレータはハンドルを離すことはな
く、仮にあったとしてもほんの短い時間でしかない。従
って、不感帯Ｒの幅が広いと操作フィーリングが悪化す
ることから不感帯Ｒの幅は狭い方がよい。従って、一方
を満足させると他方が満足しなくなる。その結果、従来
はいずれか一方を犠牲にして不感帯Ｒの幅を決めた”　
リ、両方の一部分を犠牲にした中間の愉にその不５　　
　感帯Ｒの幅を決めていた。

この発明の目的は前記問題点を解決するために、前記不
感帯の幅を運転条件に合せて自動的に変更させることが
でき、ハンドル操作のフィーリング□　を向上させるこ
とができるとともに、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
にある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は上記目的を達成するために、ハンドルの操作
トルクを検出するトルク検出手段及び車両が走行してい
るかどうかを検出する走行検出手段を設けるとともに、
車両が走行か停止かどうか前記走行検出手段の検出に基
づいて判断し、走行と停止とで異なる設定値を出力する
設定手段を設ける。

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
定値によって変更する駆動制御手段を設け、その前記駆
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を設けてなるパワーステ
アリングモータの制御装置、をその要旨とするものであ
る。

（作用） 設定手段は走行と停止とで異なる設定値を出力する。そ
して、駆動制御手段はトルク検出手段にて検出したハン
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から出力される設定値
によって変更する。一方、駆動手段はその駆動制御手段
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、この発明をバッテリ一式フォークリフトに具体化
した一実施例を図面に従って説明する。

第１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はその一入力端子に前記三
角波Ｓ１が、十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＄３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値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７の一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Ｓ
４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
に線対称の波形になり、その山王角波Ｓ３，８４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は図示しない
フォークリフトのハンドル操作力（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、時計方向く右方向
）のハンドル操作における操作１〜ルクに対する同検出
電圧［Ｓを正電圧で、反対に反時計方向く左方向〉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はその十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＄６を出力する。そして、この制御
信号Ｓ６は後記する第２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は十入力端子がアースされ、−
入力端子にトルク検出信号＄５が入力されるようなって
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１−ルベルの制御信号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＠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は一入力端子にＷＥ記リレベル
９フ８ 十入力端子にトルク検出信号Ｓ５が入力されるようなっ
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＄８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は十入力端子に前記反転回路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８５が入力されるようなっていて、同検出信号Ｓ５
が前記三角波Ｓ４より低い電圧値の場合に）」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より高い場合にしレベルの制御信号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２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
ベルの時く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。

１〜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
にはオフさせるようになっている。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２
４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
返す際のデユ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より高いはどデユーティは大きくなり、テなわら
、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の回転速度はデユ
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、反対にしレ
ベル時にはオフさせるようになっている。従って、前記
第３のトランジスタ２３がオン状態で、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、寸なわち、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
返す際のデユーティは前記と同様にトルク検出信号８５
と三角波Ｓ４によって決定され、１〜ルク検出信号Ｓ５
の電圧値が三角波Ｓ４より低いはどデユーティは大きく
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［−タ２６の
回転速度はデユ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の値をフォークリフトの走行状態
と停止状態とで異なるように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３図に
従って説明する。

第３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、停由（停止時
における中立状態）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３１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３１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がオンさ
れると、それぞれダイオード３６．３７及び抵抗３８を
介してスイッチングトランジスタ３９にオン信号を出力
する。スイッチングトランジスタ３９はこのオン信号に
応答してオンし、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をオフさせ
る。反対に、スイッチングトランジスタ３９がオフする
と、アナログスイッチ４３はオンされる。

すなわち、アナログスイッチ４０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
る時にはオン状態となる。

分圧回路は前記抵抗４０の端子間電圧ＶＳを基準信号Ｓ
２として前記レベルシフト回路２のオペアンプ３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Ｖ　ｓ　
ｏｆｆはＶｓｏｒｆ　＝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け
る端子電圧Ｖ　ｓ　ｏｎは Ｖｓｏｎ＝Ｒ１・Ｖ／（Ｒ１＋Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ２＋　
Ｒ３）　） となる。

両式からＶ　ｓ　ｏｎ＞　Ｖ　ｓ　ｏｆｆとからなるこ
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
しているときには基準信号Ｓ２の値は大きくなる。

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スツチングト
ランジスタ３９がオンすることからアナログスイッチ４
３はオフ状態にある。

この時、基準信号Ｓ２の値はＶ　５Ｏｆｆ　　（＜　Ｖ
　５ｏｎ）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
オフに基づいてスッチングトランジスタ３つがオフする
ことからアナログスイッチ４３はオン状態にある。この
時、基準信号Ｓ２の値はＶＳｏｎ＜＞、ＶｓＯｆｆ　＞
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、このレベルシフト間は基準信号Ｓ２の値に比
例することから、フォークリフトが走行しているときよ
り停止しているときの方が三角波Ｓ１のレベルシフト量
が大きくなる。すなわち、走行時には不感帯Ｒの幅は狭
く、停止時には不感帯Ｒの幅は広くなる。

このように、本実施例では走行時には不感帯Ｒの幅が狭
くなることから、微小なハンドル操作（小さい操作トル
クＴｈ）であっても、その操作トルクに対するパワース
テアリングモータ２６の駆動を可能にし操作フィーリン
グを向上させることができる。反対に、停止時には不感
帯Ｒの幅が広くなることから、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２６を停止さけ、従
来のように無駄な電力消費やモータ２６及び各回路素子
の過熱を防止することができる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、例えばフォークリフトの走行の有無を検出するリミッ
トスイッチ３１．３４に代えて駆動輪の回転の有無を検
出する検１４器Ｍ、その他検出手段を用いたり、三角波
発生回路に代えてのこぎり波発生回路を用いて実ｆｋシ
たりしてもよい。

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備した車両
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で構成したが、これをマイク
ロコンピュ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。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば不感帯の幅を運
転条件に合せて自動的に変更させることができ、ハンド
ル操作のフィーリングを向上させることができるととも
に、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優れた効果
を有するものである。

【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駆動制
御回路図、第２図は同じくモータ駆動回路図、第３図は
同じく設定回路図、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の出力波形
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β１明するための波形図、第５図及び第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。 図中、１は三角波発生回路、２はレベルシフト回路、３
３はオペアンプ、６は反転回路、７はオペアンプ、１１
はトルク検出回路、１３は第１のコンパレータ、１４は
第２のコンパレータ、１５は第３のコンパレータ、１６
は第４のコンパレータ、２１は第１のトランジスタ、２
２は第２のトランジスタ、２３は第３のトランジスタ、
２４は第４のトランジスタ、２６はパワーステアリング
し−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、３９はスイッチングトランジスタ、４０
．４１．４２は抵抗、４３はアナログスイッチである。 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所代　理　
人　　弁理士　　恩１）博宣 第３図　　　　　−１・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   、 車両が走行か停止かどうか前記走行検出手段の検出に基
   づいて判断し、走行と停止とで異な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、駆動制御手段は設定手段からの停止に基づく設定値
   によって不感帯の幅を広くし、走行に基づく設定値によ
   つて不感帯の幅を小さくする特許請求の範囲第１項記載
   のパワーステアリングモータの制御装置。 ３、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
   ・オフによつ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項又は第
   ２項記載のパワーステアリングモータの制御装置。